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本帖最后由 shuluns 于 2013-7-22 13:48 编辑 * z8 x3 N$ [3 ^* j% g/ t8 G
9 i5 c2 l5 M& o) y
) J$ J; Y, d/ ?: A# N, G7 p中国学者提出广义哥德巴赫猜想 & S( G4 u) ?7 g( x
- i) Y& }6 H9 h/ @
7 y5 r/ U; c" u2013年5月,张益唐在哈佛大学作报告率先证明“弱孪生素数猜想”的同时,法国高等
2 J0 F0 T3 t; X" G6 k师范学校教授Harald Helfgott在网上间接证明了弱哥德巴赫猜想:任何一个大于7的奇
# n0 r. C& I. Q% ?' \数都能被表示成三个奇素数之和,从而彻底解决了三素数定理。2013年,是世界数学界 2 ~2 s* u; ]: t4 F
的素数年。
* q; u! l& o4 ?6 H/ ~+ q4 F: F7 y7 R, p& ]) z; |
哥德巴赫猜想:任何一个大于4的偶数都是两个奇素数之和。
" K) c, r) R1 ~
7 e3 O j/ v& y: G( l4 B# R中国一学者在10多年前就提出了广义哥德巴赫猜想:素数对称性定理。 2 [8 F5 A# Q: s `% x* C
( H: A! y4 G6 u4 u定理如下:: ?& e) B9 l! h4 ~1 X. h
在首项L与公差q(L<q, q≥3)互素的等差级数中,对于该级数中的任一项x/2,x/2 >φ(q)*q^2,) P: z# o1 t: M+ u0 p* Z/ E5 f! u7 k
φ(q)为q的欧拉函数,至少有一对素数关于x/2对称。即:x可表示为该级数的2个素数之和。
4 W' w- W# l8 L' o7 T+ u* l* C2 {7 B* X0 ~
G(x,q)表示该级数中对称素数个数。
, t( u2 ~6 m0 J: f% Z W当 q=2^m,G(x,q)≥1/φ(q)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。当 q=2^m 且x不能整除, S# w! {5 Y( }& H
小于√x的奇素数时,G(x,q) =1/φ(q)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。
. ]+ X- b8 a8 |9 w" a' S5 P当 q为奇数时,G(x,q)≥1/(φ(q)-1)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。当 x=2^n 或x不能7 P, [6 ]+ m- f# g
整除小于√x的奇素数时,G(x,q) =1/(φ(q)-1)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。' t6 V/ `& x) o2 ~
当 q=2^m*j(j为奇数),G(x,q)≥1/φ(2^m)*(φ(j)-1)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。当
: S, g# Q/ q' M5 g8 Vq=2^m*j 且x不能整除小于√x的奇素数时,G(x,q) =1/φ(2^m)*(φ(j)-1)*1.32*x/(ln x)^2
7 Z8 y0 R. L- \2 s8 W& R2 T, ~+ O(√x/ln√x)。" c( x+ \) l5 E
1 p5 ?& K2 z& d+ u' p由此可见,当q=2,q=3或q=6时,G(x)=G(x,q)≥1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。即哥德巴赫# ?* b/ v6 k% d) v9 r/ X
猜想表达式。当q=2,q=3或q=6,且x=2^n 或x不能整除小于√x的奇素数时, G(x) =G(x,q)=, y& g$ T1 j) |1 g4 Z
1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。即哥德巴赫猜想表达式与孪生素数猜想表达式相同。
' w: y8 }6 C" t5 r: P' z当 q=1或2,即哥德巴赫猜想。
7 f, H/ P: S0 u: C/ v: p! O1 O" q
; }1 a. B% |$ i: b, ]6 }8 lHardy曾说过:“如果哥德巴赫猜想有一天被证明,其方法应该类似于我和Littlewood
' I4 r7 r( X: L+ G+ i) y" w的方法”,不是圆法无力,而是我们的分析工具不够。我们不是在原则上没有成功,而 # D. v4 ? _8 a% P3 v3 ]3 z& Y8 x: K
是在细节上没有成功。”
, J& @3 W4 i4 ]5 _9 c2 M" S2 ]! @
证明哥德巴赫猜想最有效的两种方法圆法和筛法,现在只能逼近,无法成功。是方法的 / r2 Z3 M1 z9 ~2 w2 D) I
局限还是细节的疏忽?令人深思。 & r+ d6 |5 p2 ~7 Z
3 J% g* E5 g1 Z; { ~# D
哥德巴赫猜想与孪生素数猜想同源。 $ z% m9 X. v; v3 X
0 j6 x" F- b$ V孪生素数猜想:世界上最远的距离,不是7000万到无穷大的距离,而是彼此相邻,却永 & h) u& i2 v, |; m" C" C
远无法走到一起。哥德巴赫猜想:世界上最远的距离,不是无穷大的距离,而是彼此相
& A) z- ~0 z4 C9 r0 D对,却得不到社会的认可。 $ L4 q* H: c) D- O0 m$ l
' r) K) x5 Z; ?广义哥德巴赫猜想所提出的素数对称性定理,揭开了素数的对称性分布之谜。无序中的 3 O4 l2 h( I3 Z: W8 N
有序,有序中的无序。素数的对称性,才是哥德巴赫猜想的本质。问题的提出,也许比 * L4 D; p% d2 C
解决问题本身更有价值。
" p) O) m* c1 A3 s V5 w1 t6 T- j; L2 u! g) i1 {& N+ y' x% A' o
素数对称性定理的发现,犹如打开了素数分布的黑洞,过去对哥德巴赫猜想的所有证明 7 @" N& X D' Q2 w+ C' M: y8 V
,包括最好的证明(1+2),有可能变成废纸一张。也许这就是素数对称性定理不为人 % z; B* K( q7 x. h
知的原因。 ) q& O) ]- }# P: x) D
% ]5 ~& v; Y5 _1 r$ d" G
一数学教授曾经对此定理作过预测:除非外国数学家首先提出,否则国内无人接受。 2 L6 L! P* G. S* a9 L+ U2 c
. U k' \8 k; }) M; o( V# b
张益唐破译的弱孪生素数猜想,其实是广义孪生素数猜想中当q<3500万,2q<7000万 : ?4 ?! Y7 F; n0 G3 Y2 b8 A1 S( m
的弱形式。q=1,即孪生素数猜想。对于数学家来说,7000万与7000并无质的差别。如同
5 E7 y. @0 s, ?/ ^# ]# w- x1 v宇宙演化的历史,时间静止一般,一万年与一亿年也无质的差别。
6 ]+ S5 ^ O; u0 e0 C- `* @/ t Y, ^
孪生素数猜想首先从广义孪生素数猜想取得突破,出乎数论学家的意料。哥德巴赫猜想 & v/ K- T s: N' z6 Z8 X8 T4 q1 s
能否另辟蹊径,从广义哥德巴赫猜想取得重大进展,也未可知。
: w$ z' E" e0 J6 E( L X% X% z
素数对称性定理,无疑是一个惊人的发现。它不但揭示了素数对称性分布的普适性,而且 * V/ d- T( |0 N M0 |. M6 N
揭示了哥德巴赫猜想与孪生素数猜想内在的同一性。
4 x) e" q3 y1 R7 J
8 J/ m6 f( @- b2 }9 q0 T; l9 ~. {5 x, I7 H
附:关于算数数列中素数对称性定理的科普说明
9 u; A% r- t* y( ?+ F% @+ ]" ]/ T1 j7 `7 ~ L1 }! S/ x7 r( z
5 T! p2 Z' _2 N7 y7 Wq=1,为自然数列。q=2,即奇数数列。
% O& {# J7 S! y$ N% V/ u8 d, B7 p7 O) Q: @$ ^- x! E" {
q=3,因为64=1+3k,取N/2=64,N=128。此时,能表示为1+1的素数个数最少。只需考察素 u4 I' |$ H6 `9 }5 _& }. F
数个数最少即可。 % `) ~: E5 ^- l# w# r% F
首项为1,公差为3的1+3K数列为:
; h7 T0 T2 v4 x% p, Z9 R* a; L& l1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,34,37,40,43,46,49,52,55,58,61,64,67,70,73,76, ; R- G) F6 v4 g! |$ r1 [6 t
79,82,85,88,91,94,97,100,103,106,109,112,115,118,121,124,127。
, x/ A; U* S6 B6 U! {当N/2 >φ(q)*q^2,即N/2 >18时,N >36时,128可表示为这个数列之中的两个素数之
5 d! c. f- H/ v4 X和。
5 X. k0 G' F7 @* E: E128=19+109=31+97=61+67。共3对6个素数。
" l/ Q; o8 `% E$ J
: f {# i) n1 rq=3,因为62=2+3k,取N/2=62,N=124。此时,能表示为1+1的素数个数最少。
9 z/ N" o1 _7 K1 ]4 D首项为2,公差为3的2+3K数列为:
2 e! Y. ]: E0 U5 [% b9 X! ]5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35,38,41,44,47,50,53,56,59,62,65,68,71,74,77,80,
! ^7 k- Z4 M+ h# ~1 [$ ]83,86,89,92,95,98,101,104,107,110,113,116,119。 ( D( _2 y9 J4 k; Z
当N/2 >φ(q)*q^2,即N/2 >18时,N >36时,124可表示为这个数列之中的两个素数之 % G6 b% r! f( ?( K9 K
和。
- u; G3 V* w) Z, t124=11+113=17+107=23+101=41+83=53+71。共5对10个素数。
, N) g" e! h: ?& W* m. z* q- W5 q1 u/ a! |' [
128以内的孪生素数对个数为:3,5,5,7,11,13,17,19,29,31,41,43,59,61,71,73,101, ) L# U% W6 P2 f5 `" q
103,107,109。共10对孪生素数。
, ] q* x" y: F124以内的孪生素数对个数为:3,5,5,7,11,13,17,19,29,31,41,43,59,61,71,73,101,
9 C x6 R3 l4 ?4 y103,107,109。共10对孪生素数。
( s& {# i- j7 l0 s可见:
2 N$ |1 a8 \# H7 B6 {1 Y# w128可表示为该数列的两个素数之和,共3对6个素数。几乎等于10/(φ(q)-1)=10。 2 { o9 Z% ~$ r4 E! p
124可表示为该数列的两个素数之和,共5对10个素数。等于10/(φ(q)-1)=10。
0 d2 j1 {* Z' a8 f. Q, M4 U' V/ h) V5 u
q=4=2^2,因为61=1+4k,取N/2=61,N=122。此时,能表示为1+1的素数个数最少。 . t0 k2 W/ |& s! K3 {- q% s
首项为1,公差为4的1+4K数列为: 9 o; K M/ H* V. N) s1 S& y) l
1,5,9,13,17,21,25,29,33,37,41,45,49,53,57,61,65,69,73,77,81,85,89,93,97,101, - F; Y' |8 ]. Y% [# b
105,109,113,117,121。 . E: F. U7 Z" h" R5 U* g) k
当N/2 >φ(q)*q^2,即N/2 >32时,N >64时,122可表示为这个数列之中的两个素数之 3 J( b8 ?$ \ i* F8 c
和。 2 _ _* W2 r8 @
122=13+109=61+61。共2对3个素数。 ) g+ O9 z- b; p
122以内的孪生素数对个数为:3,5,5,7,11,13,17,19,29,31,41,43,59,61,71,73,101,
! W2 C. S+ n; x% G9 q103,107,109。共10对孪生素数。 " r( A+ p# O9 c! w
可见:122可表示为该数列的两个素数之和,共2对3个素数。几乎等于10/φ(q)=5。
. C2 t% R8 Z! m, V1 B& ?
& O: X( U2 g* i' X( p- h7 rq=4=2^2,因为67=3+4k,取N/2=67,N=134。此时,能表示为1+1的素数个数最少。 % Y& X& A! I$ @6 }
首项为3,公差为4的3+4K数列为:
. S( ?) d) [- A. J3,7,11,15,19,23,27,31,35,39,43,47,51,55,59,63,67,71,75,79,83,87,91,95,99,103,
9 ~ b% A" F1 C1 t1 e! {4 V107,111,115,119,123,127,131。 5 r: U5 Z. N1 u4 Y# A2 ?! S* ]( ?
当N/2 >φ(q)*q^2,即N/2 >32时,N >64时,134可表示为这个数列之中的两个素数之 " K3 u( r2 Y5 C1 |6 N U
和。
7 k7 v8 t* R0 u% z134=3+131=7+127=31+103=67+67。共4对7个素数。 p& x2 L$ b2 c' v g4 ^
134以内的孪生素数对个数为:3,5,5,7,11,13,17,19,29,31,41,43,59,61,71,73,101,
8 X, K- X) q/ g% H f" z103,107,109。共10对孪生素数。 * N' m# r- @3 a0 k
可见:134可表示为该数列的两个素数之和,共4对7个素数。几乎等于10/φ(q)=5。- g* t( H" q7 o: Z, O. n
; h- H) _4 H' M, ]" X
q=5,因为106=1+5k,取N/2=106,N=212。此时,能表示为1+1的素数个数最少。 ' k q0 y9 S8 K* z! a
首项为1,公差为5的1+5K数列(只列奇数)为: " w- h) q; x- f% H0 \; F
1,11,21,31,41,51,61,71,81,91,101,106,111,121,131,141,151,161,171,181,191,201, 1 c( S3 f4 }8 K' x
211。
7 x, d1 _( Q$ c% F6 q当N/2 >φ(q)*q^2,即N/2 >100时,N >200时,212可表示为这个数列之中的两个素数 ! R% t" g* ?+ I$ J" H0 N6 Z: y( N+ O
之和。
8 i& U; U A& e- [: V212=31+181=61+151。共2对4个素数。
( @6 Y2 [( Q& o5 g' C212以内的孪生素数对个数为:3,5,5,7,11,13,17,19,29,31,41,43,59,61,71,73,101, 3 _. M% V- t H" ~: ^8 [
103,107,109,137,139,149,151,179,181,191,193,197,199共15对孪生素数。 " S( J4 ]$ v# F" a4 C9 `
可见:212可表示为该数列的两个素数之和,共2对4个素数。几乎等于15/(φ(q)-1)=
6 j0 W, ~% Q, ?5。
1 u, h+ N7 w( ^+ x+ V2 }
$ u- ?- E0 }. m) {结论:, R7 `4 P: U, \6 y
在首项L与公差q(L<q, q≥3)互素的等差级数中,对于该级数中的任一项x/2,x/2 >φ(q)*q^2,$ W" c2 Y7 m" e
φ(q)为q的欧拉函数,至少有一对素数关于x/2对称。即:x可表示为该级数的2个素数之和。 6 A% {4 X8 Q: m/ ?# S
/ ^) H9 J" k6 G4 T6 H2 d
! m' a$ r: o1 `2 ]0 ^: b% M% p9 B
, W1 Q M4 y3 ~3 V
) \* \6 i; T, ^# T7 K% s3 y( E+ s |
zan
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