我的《哥德巴赫猜想的一种简易证法 》一文,自14年元旦写成之后,同时在哥德巴赫猜想吧和本吧发布。在哥德巴赫猜想吧发布之后,得到了不少老师提出的很好的意见和建议,可是,在本吧没有一个老师提出看法和意见,如同石沉大海。我写文章的目的,不是想得到其它的什么,只是想得到本吧老师、高手的指点和帮助,可是,有个别老师好像是在看笑话一样,真不知这些老师的用意何在?我说句不太谦虚的话,你不要讽刺,也不要打击,有本事你就给我的文章找出错误,并予以订正。我谢谢老师给予的指导。
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哥德巴赫猜想的一种简易证法(第六稿) 李君池
: D3 g9 l- V/ `摘要 对于哥德巴赫猜想的证明,人们总以为需要非常高深的理论,其实,只要有一个好的证明方法,运用初等的方法也可以解决哥德巴赫猜想问题。本文所采用的简易证法,叫“偶数递推法”。偶数递推法的内容为:任一偶数N(N>18),其上、下半区素数的出现都是有着各自不同规律的。正是这各自不同的规律,使得在用N下半区的奇数加上上半区的素数,所得之和为N+2时,所有的等式中必然包括有“素数+素数”这样的等式存在,从而使N+2的哥猜等式成立。由此逐步递推得到:所有偶数N的哥德巴赫猜想等式必然都成立。 关键词 偶数递推法 素数对 素数规律 哥德巴赫猜想等式 正文 在证明之前,先做一些必要的准备: 名词1.偶数递推法。。所谓“偶数递推法”就是首先假定任一偶数N自身的哥猜等式是成立的,运用N所包含的素数,解决下一个偶数N+2的哥猜等式问题,如此下去,永不停息,即可解决自然数中所有偶数的哥猜等式问题。 偶数递推法的表现形式为:从最小的哥猜偶数6开始,将6加上2等于8,用6所包含的素数3和5解决8的哥猜等式,使8的哥猜等式得以成立。接着再次用8包含的素数解决8+2=10的哥猜等式,10=5+5=7+3,下一步即是用10包含的素数解决12的哥猜等式,12=7+5,...如此连续下去,从最小的偶数开始,一个不落地向后递推,用N中所包含的素数解决N+2的哥猜等式。这种递推法的最终结果是:使自然数中所有偶数的哥猜等式都得到解决。 名词2.素数对。对于任意一个大于6的偶数n,以n/2为分界把n分成两个部分,我们把n向下至n/2的这一部分叫做“下半区”,把n/2向下至3这一部分叫做“上半区”,在下半区和上半区的素数中,相加之和等于n的那两个素数,我们称这两个素数(有时是一个,当中位数是素数时)为“素数对”。如14=11+3=7+7,11和3是一个“素数对”,7和7也是一个“素数对”。
4 a6 l+ o7 @6 y8 i% M5 p9 ~ 哥德巴赫猜想等式的本质是:任一偶数N包含有素数对(简称素对)。 这里,为了保持文章的统一性、完整性,有一个强制性的规定,即为:无论中位数(n/2)是否为素数,都将这个数划归为下半区。如:26/2=13,13划归为下半区;18/2=9,9也划归为下半区。下面,再给大家介绍一个定理: 2 n5 N6 q$ o) M! e$ _% i
定理1:任意一个偶数N(N>18),它的上、下半区所包含的素数出现的规律是各不相同的。既没有相同的规律,也没有相反的规律。 证明:我们为什么要将N定为大于18呢?因为小于18时,素数上下半区的规律有可能相同。如:16的上半区素数为3 5 7 ,其间的规律为:+2+2;下半区的素数为11 13其规律为:+2,和上半区相同;而20的上半区素数为3 5 7,规律为:+2+2;;下半区素数为11 13 17 19,规律为+2+4+2;各不相同。而大于20之后,就某一特定的偶数N来说,就更没有相同和相反的规律了。如:9 V/ B6 O3 J2 u3 }6 m+ U: W+ s
22:上半区:素数 3 5 7 规律+2+2; 下半区:11 13 17 19 +2+4+2;$ ?9 K9 @' `. \0 v
24:上半区:3 5 7 11 +2+2+4; 下半区:1317 19 23 +4+2+4;5 D1 Y! v$ K3 O- H
26:上半区:3 5 7 11 +2+2+4; 下半区:1317 19 23 +4+2+4;$ L- ~* _1 ~3 P
28:上半区:3 5 7 11 :13 +2+2+4+2; 下半区:17 19 23 +2+4;
4 U" w1 A* g, g3 W# |3 R8 ?8 n30:上半区:3 5 7 11 13 +2+2+4+2; 下半区:17 19 23 29 +2+4+6;
& ?2 H! ]- |! M. f32:上半区:3 5 7 11 13 +2+2+4+2; 下半区:17 19 23 29 31 +2+4+6+2;
2 {4 ?* F/ F2 C34:上半区:3 5 7 11 13 +2+2+4+2; 下半区:17 19 23 29 31 +2+4+6+2;
4 t% [' G7 f4 q( a4 q4 V* I! \36:上半区:3 5 7 11 13 17 +2+2+4+2+4; 下半区:19 23 29 31 +4+6+2;; y+ j: V2 d) O& c4 E' U2 `
38:上半区:3 5 7 11 13 17 +2+2+4+2+4; 下半区:19 23 29 31 37 +4+6+2+6;
: }/ o$ l3 M1 b4 M( C40:上半区:3 5 7 11 13 17 19 +2+2+4+2+4+2; 下半区: 23 29 31 37 +4+6+2+6; 42:上半区:3 5 7 11 13 17 19 +2+2+4+2+4+2; 下半区:19 23 29 31 37 41 +4+6+2+6+4; 44:上半区:3 5 7 11 13 17 19 +2+2+4+2+4+2; 下半区: 23 29 31 37 4143 +4+6+2+6+4+2; 46:上半区:3 5 7 11 13 17 19 +2+2+4+2+4+2; 下半区: 23 29 31 37 4143 +6+2+6+4+2; 48:上半区:3 5 7 11 13 17 19 23 +2+2+4+2+4+2+4; 下半区: 29 31 37 41 4347 +4+6+4+2+4; 50:上半区:3 5 7 11 13 17 19 23 +2+2+4+2+4+2+4; 下半区: 29 31 37 41 4347 +4+6+4+2+4; ....... 220:上半区:3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73 79 83 89 97 101103 107 109 +2+2+4+2+4+2+4+6+2+6+4+2+4+6+6+2+6+4+2+6+4+6+8+4+2+4+2 下半区: 113 127 131 137139 149 151 157 163 167 173 179 181 191 193 197 199 +14+4+6+2+10+2+6+6+4+6+6+2+10+2+4+2; ...... 400:上半区:3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73 79 8389 97 101 103 107 109 113 127 131137 139 149 151 157163 167 173 179 181 191 193 197 199 +2+2+4+2 +4+2+4+6+2 +6+4+2+4+6 +6+2+6+4+2 +6+4+6+8+4 +2+4+2+4+14 +4+6+2+10+2 +6+6+4+6+6 +2+10+2+4+2; 下半区:211 223 227 229233 239 241 251 257 263 269 271 277 281 283 293 307311 313 317 331 337 347 349 353 359 367 373 379 383 389 397 +12+4+2+4 +6+2+10+6+6 +6+2+6+4+2 +10+14+4+2+4 +14+6+10+2+4 +6+8+6+6+4 +6+8; ............。 从以上所给的数据中,我们可以从多个方面来分析偶数N上、下半区所具有的一些规律:(I)不管偶数N是如何增大,它的上半区素数的前f位数总是固定的,必然有:3 5 7 11 13 17 19 23...f...这些素数的存在。这就决定了:上半区素数前f位数的规律是固定的,并且,N一旦确定,它的整个上半区规律必然会有着如下的形式:+2+2+4+2+4+2+4+6+2+6+4+2+4+6+6+2+6+4+2+6+4+6+8 +4+2+4+2+4+14+4+6+2+10+2+6+6+4+6+6+2+10+2+4+2+12+4+2+4+6+2+10+6+6+6+ 2+6+4+2+10+14+4+2+4+14+6+10+2+4+6+8+6+6+4+6+8......+ɡf+......+ɡh.这种上半区素数规律的形式,随着N的增大,除了可以增加ɡh之外,是永远固定不变的;而下半区素数及其规律则是动态变化的。 (II)由于上、下半区数值的总量都是一样的,各占N/2,而素数的个数却是不一样的(随着偶数N的增大,下半区素数是越来越稀疏的)。所以,同样的单位1分成数量不等的份额,并且,在分的过程中,是不规则进行分配的,所以,无论怎么分,这上、下半区的两部分素数出现的规律是不可能相同的,即使是有一小部分会有相似或相同的地方,也只是部分的偶然巧合而已。从整体上来看,这两部分素数出现的规律,是无法进行相互复制的。从上、下半区素数个数的不同和分配的不规则性这两点的分析,我们可以得出:任一偶数N其上、下半区素数出现的规律是不可能相同的。 (III)为了加强对(II)的深刻理解,我们再选取偶数N所包含的四生素数出现的规律来分析:①当偶数N大于40时,在上半区的素数3 5 7 11 13 17 19中,隐含着两个“四生素数”,它们是:5 7 11 13和11 13 17 19。这样连续两个隐含四生素数的现象在自然数中是绝无仅有的。这种上半区素数+2+2+4+2+4+2...的规律,是独特的,是下半区素数不可能模仿复制的。 ②我们为什么要特别展示220呢?因为220的上半区中,除了在前几位中有隐含的两个“四生素数”外,仅仅相隔了17位数就再次出现了四生素数101 103 107 109,这种仅仅相隔了十几个素数就再次出现四生素数的现象,更是独一无二的。而下几个四生素数要到{ 191, 193, 197, 199}, {821, 823, 827,829}, {1481, 1483, 1487, 1489}...,才会出现。所以,当N大于220而小于400时,只要还没有出现四生素数,其上、下半区素数就不可能出现相同的规律。 ③运用偶数递推法,当偶数到了400之时,400的上半区必然会有{ 5, 7, 11, 13}、{ 11, 13, 17, 19}、{ 101, 103, 107, 109}和{ 191, 193, 197, 199}这样的四组四生素数出现。从②中我们知道,小于400的偶数,其下半区素数无论如何也是无法找到相同或相反规律的。而大于400的偶数,在没有遇到四生素数之前,上半区素数的出现规律是不可能被复制的,即使是到1660,此时的上半区再次出现了四生素数。这上半区是增加四生素数了,可是下半区呢?也增加了一个{1481, 1483, 1487, 1489},前面的四生素数全部跑到上半区去了。而现在下半区的四生素数仅此一个,出现的密度又是如此的稀疏,如此的跨度,1660下半区素数的规律又怎么可能与上半区素数规律完全相同? ④继续增大偶数至2990、3760、4180...等等,此时的每一个偶数都会有新的四生素数产生,可是,这里又有一个非常令人奇怪的现象是:当下半区找不到四生素数时我们拼命想找到,可一旦找到了,它又大量地、一个接一个地跑到上半区去了,下半区剩下的四生素数总量永远也没有上半区四生素数的总量多,并且,这些新的四生素数出现的跨度只会是越来越大,越来越稀疏。这种越来越稀疏的四生素数规律,是上、下半区无论如何也无法进行相互复制的。一个大偶数N,连四生素数出现的规律都无法相互复制,那么,这个偶数的上、下半区整体的规律就更加无法复制了。但是,有人可能会说,四生素数到了N趋向于无穷大时是有可能会消失的。且不说这种说法正确与否,即使就是四生素数消失了,而素数本身是永远不会消失的。并且,任何一个大偶数下半区素数的出现只会是越来越稀疏的。对于大偶数N,上半区四生素数出现的这种奇特规律,下半区无论是否含有四生素数,都是无法复制的。因此,任一大偶数N,这上、下半区素数出现的规律都是各不相同的,顺着找不到相同的规律,反着更加找不到,是无法能够进行整体复制的。 当然,我们还可以从另外一些角度来剖析偶数N上、下半区素数出现的各不相同的规律,但是,通过以上的分析、证明,我们已经能够得到:任意一个偶数N(N>18),它的上、下半区所包含的素数出现的规律是各不相同的。既没有相同的规律,也没有相反的规律。 定理1得以证明。 下面,我们就用偶数递推法对哥德巴赫猜想进行证明: 我们的证明,从最简单的偶数6开始:6=3+3,有素对;当N=8时,8=5+3,有素对;当N=10时,10=5+5=7+3,有素对;当N=12时,12=7+5,有素对;当N=16时,16=11+5=13+3,有素对; 当N=18时,18=11+7=13+5,有素对; ............ 下面,即有:命题P(n)=素数+素数。 (1) 人们在长期的实践中,通过验证证明n,从6开始,一直到n0=1.75×10的18次方时命题P(n)成立; (2) 假设当n=k(k是>=n0的非具体的自然数),即N=2k时,命题P(n)成立,下面要证明的是n=k+1,即N=2k+2时,命题P(n)也成立。说的直白一点,就是:假设N成立,如何证明N+2成立。 证明如下:5 f, O* u" u+ {& i' X/ A+ M
设任一偶数N(N>18),其哥猜等式是成立的,即N=素数+素数,并且,其 上、下半区的素数分别为:: E$ E9 A* `+ K2 Q
下半区: p1、p2、p3、p4、p5、p6、...、pi、...、pn;
+ g8 U0 O9 R+ c; P- K上半区: 3、5、 7、11、13、17、...、pf、...、ph。 对于下一个偶数N+2: 假设:N+2的哥猜等式有可能成立,也有可能不成立。 如果不成立,必然有:我们先从下半区的素数pn开始考虑:此时的pn不可能比N小1,否则,pn+3=N+2, N+2的哥猜等式成立。同样道理:Pn不可能是这样的一些素数:pn+5=N+2,pn+7=N+2,pn+11=N+2,pn+13=N+2,...,pn+ph=N+2,也就是说,pn是这样的素数,它不可能和上半区任意一个素数相加之和=N+2,如果是两个素数在相加,则N+2的哥猜等式就成立了。继续向前:pi也是这样一个素数:pi也是不能+3、+5、+7、+11、+13、+17、...、+ph=N+2的素数。继续向前:可以推断的是:p6、p5、p4、p3、p2、p1所有的下半区的素数都是pi这一类的素数.因为下半区的素数中,只要有一个pi+ph=N+2成立,则N+2的哥猜等式就成立了。将以上的内容归纳,可以得到这样一组的不等式:4 K: g7 x5 A& P( N
Pn+(3、5、7、11、13、17、... pf、...、ph)不等于N+2
4 y6 ]" X3 v+ z$ }5 j......
% v) M: t. N' [+ y6 ]Pi+(3、5、7、11、13、17、... pf、...、ph)不等于N+2& F3 o6 ]' [9 H+ z6 P- U
......: f' v9 o8 b& v
P3+(3、5、7、11、13、17、... pf、...、ph)不等于N+28 J/ `1 j; ?! ]: X8 W& a- \
P2+(3、5、7、11、13、17、... pf、...、ph)不等于N+2
' M# J) F: R1 }; O6 dP1+(3、5、7、11、13、17、... pf、...、ph)不等于N+2。
# Y* b. a' _* Z L8 l& X9 `3 Y+ R 然而,当N确定之后,上、下半区的素数也随之确定,我们以pi来代替下半区的任一素数,以上几个不等式就可以简化为一个:
3 K! Z& ^0 ?! S# c, @: YPi+(3、5、7、11、13、17、... pf、...、ph)不等于N+2 ......(1) 由于3、5、7、11、13、17、... pf、...、ph即是N上半区的素数,(1)式可简化为: Pi+(上半区素数)不等于N+2 ......(2) 对于(2)式,如果我们并不硬性规定Pi的限制,只是采用下半区的奇数与上半区的素数相加,必然有: J1+3=J2+5= J3+7= J4+11= J5+13=...= Ji+Pf=...= Jn+Ph=N+2.......(3) 式中Ji表示下半区的奇数。比较(2)式和(3)式,这就产生了一个非常奇特的结果:(3)式下半区中的所有奇数只能是奇合数而不能是奇素数,如果是奇素数则(3)式则变成了(2)式,即:{Pi+(上半区素数)不等于N+2}。这种“非常奇特的结果”,真的是让人哭笑不得。 如果是这样“奇特”的话,(3)式就会产生如下一些“讨论”: ① 一个寻找奇合数的一个简易方法:设,某一偶数N,其上半区的素数为3 5 7 11 13 ... Pf ...Ph,用下半区的奇数与之相加:J1+3=J2+5= J3+7= J4+11= J5+13=...= Ji+Pf=...= Jn+Ph=N+2,这个等式中的任意一个Ji都是奇合数而没有一个素数。然而,这样的寻找奇合数的“简易方法”,真的是让人“目瞪口呆”,就连这些小的哥猜偶数6、8、10、12...,也不可能找到全是奇合数的,更不要说那些大偶数了。虽然现实中人们无法找到,但还是有人认为:“理论上会有这样的结果”。不知这种“理论”来自何方? 既然理论上有结果,它就吸引着一代又一代的数学家和“哥迷”们为之不辞辛劳,忘我奋斗,可是,这样的奋斗能有结果吗?已经证明了的数字不说,当N>1.75×10的18次方时,下面的公式能够成立吗? §(N下半区的奇合数)+§(N上半区的素数)=N+2. (所有的被加数中N的下半区全是奇合数而没有一个数是素数,N>1.75×10的18次方)......(4) 假如,这样的公式能够成立的话,必然还会有下面的讨论: ② N下半区的素数或者是下半区的合数变得非常有规律。在等式(4)中,N下半区的素数为了避开所有的上半区素数,全部隐身不出现,使之所有下半区的奇数加上上半区的素数之和等于N+2之时,下半区的奇数全部都是奇合数,其中没有一个是素数,唯有这样,等式(4)才能成立。如果N下半区的素数能够得以全部隐藏,则N下半区的素数一定是非常有规律的,不但是非常有规律,而且还是和上半区素数的规律完全相同或者完全相反的,它一定可以通过复制上半区素数的规律而得到下半区素数的规律。即使我们复制不到下半区素数的规律,据此我们也一定能够复制到下半区合数出现的规律,两者必居其一。那N上,下半区素数(或者是下半区的合数)的规律都一定同样会是:+2+2+4+2+4+2+4+6 +2+6+4+2+4+6+6+2+6+4+2+6+4+6+8+4+2+4+2+4+14+4+6+2+10+2+6+6+4+6+6+2+10+2+4+2+12+4+2+4+6+2+10+6+6+6+2+6+4+2+10+14+4+2+4+14+6+10+2+4+6+8+6+6+4+6+8......+ɡf+......+ɡh。或者与此相反。但这怎么可能呢? 根据定理1我们知道:任意一个偶数N(N>18),它的上、下半区所包含的素数出现的规律是各不相同的。既没有相同的规律,也没有相反的规律。既然规律各不相同,大偶数N上半区素数规律又是这样杂乱无章、变化不定,那么,下半区的素数如何可以全部复制上半区素数的规律(下半区的素数不可以,下半区的合数同样也不可以)?这种上、下半区素数规律可以“全部复制”与“各不相同”显然是自相矛盾的,下半区的素数(合数)想全部复制上半区素数的规律显然是不可能的。 至此,我们已经证明了(4)式这种全部是奇合数的等式是不存在的,由于(4)式的不存在,必然有N+2=素数+素数的存在。原命题得证。 4 f: ]+ M7 A' q
由此,我们得到如下结论: 结论:对于任一偶数N(N>18),当我们用N下半区的奇数加上上半区的素数,使之和等于N+2时,在得到的所有等式中,必然会有下半区的素数出现,即N+2的等式中必有“素数+素数”这种情况的存在。也就是:偶数N+2的哥德巴赫猜想等式必然成立。由于N为一非具体的自然数,所以N+2可以递推至无穷大,哥德巴赫猜想将永远成立。 最后,我们再举一个稍大的数字对这一方法进行验证: 设N=9066。这9066上、下半区的素数分别为:
% t/ U4 h5 ]4 c$ p p5 q! q- F上半区:3 5 7 11............ 4513 4517 4519 4523,共614个;
7 n7 ?/ A' v* w7 l% m, u4 s下半区:4547 4549 4561 4567.......... 9041 90439049 9059,共511个。
4 S* o. z# N& _$ G) v 现在,我们用偶数递推法来解决9068的哥猜等式:用上半区的614个素数与下半区的奇数相加,使之和为9068,这614个等式为:9068=4545+4523,4549+ 4519,4551+4517,4555+4513,......,9057+11,9061+7,9063+5,9065+3。
& @2 ?3 t, l( H$ a* P7 S 根据公理1以及以上的证明,我们可以直接得出判断:在这614个等式中必有“9068=素数+素数”存在,9068的哥猜等式必然成立。事实正如我们的判断,9068的哥猜等式共有92次,它们是:9068=* G% ~* K( T# v2 _# ~4 c) Z6 X |
4549+4519,4561+4507,4621+4447,4729+4339,4909+4159,4957+4111, 4969+4099,5011+4057,5101+3967,5179+3889,5431+3637,5437+3631, 5521+3547,5527+3541,5557+3511,5569+3499,5737+3331,5749+3319, 5839+3229,5851+3217,5881+3187,6007+3061,6067+3001,6151+2917, 6211+2857,6217+2851,6271+2797,6277+2791,6301+2767,6337+2731, 6361+2707,6379+2689,6397+2671,6421+2647,6451+2617,6529+2539, 6547+2521,6679+2389,6691+2377,6781+2287,6829+2239,6907+2161,
4 g) f. F! N u# f( n7039+2029,7057+2011,7069+1999,7207+1861,7237+1831,7309+1759, 7321+1747,7369+1699,7411+1657,7459+1609,7489+1579,7537+1531, 7621+1447,7639+1429,7669+1399,7687+1381,7741+1327,7789+1279, 7867+1201,7951+1117,8017+1051,8059+1009,8101+967,8161+907, 8191+877,8209+859,8311+757,8317+751,8329+739,8377+691, 8461+607,8467+601,8521+547,8527+541,8581+487,8629+439, 8647+421,8689+379,8719+349,8731+337,8737+331,8761+307, 8839+229,8887+181,8929+139,8941+127,8971+97,9001+67, 9007+61,9049+19。 我们一定可以运用偶数递推法继续得到:9070、9072、...、N+2,的哥猜等式都是成立的。 2014-1-18 * z" U A( q5 J) v
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