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升级   39% TA的每日心情 | 开心 2016-8-29 17:02 |
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签到天数: 18 天 [LV.4]偶尔看看III
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二、孪生素数与素数等差数列* ?0 N& }& A8 W7 a5 _( @( o
孪生素数的定义:相差特定间隔距离的素数,叫孪生素数。一般是指最小间隔距离,人们通常指间隔距离相差为2,4,6的素数,其实,还有最小的间隔距离相差1的孪生素数:2,3。. ^* l1 h' w$ h, P) v
素数等差数列的定义:相差相同间隔距离的素数数列,叫素数等差数列。因为,素数2的删除是素数2的倍数(>1)的数,即每间隔一个自然数,素数2都要删除一个数,所以,除了孪生素数2,3外,再也没有相差1的孪生素数了。故,人们在提到孪生素数时,忽略了这个最小的孪生素数了。2 B8 Z# C% b, @$ l3 r! v
大于2的素数存在于1+2N之中,因为,等差数列1+2N的公差为2,不能够被素数3整除,所以,在这个等差数列,每三个连续项中的数,必然有一个项的数被素数3整除(不能够成为素数),剩余两个项相差2的数,有可能同时成为素数,即相差2的素数(除3,5,7)外,最多只有两个相差2的素数存在,这两个相差2的素数,人们把它称为孪生素数。- t; i. [! X& E! c9 f3 b
因为,除了偶素数2以外,都是奇数。所以,相差2的孪生素数中间的数,必然能够被素数2整除,又因为素数3是每3个自然数必须删除一个,故,相差2的孪生素数(除了3,5)中间的数,必然能够被素数3整除,才能够保证两个相差2的数不被素数3整除,即相差2的孪生素数中间的数既能够被素数2整除,也能够被素数3整除,那么,相差2的孪生素数(除了3,5外),其它都能够被2*3=6整除。再因为,其余大素数的删除间隔都大于3,给相差2的孪生素数的存在留下了机会,所以,相差2的孪生素数有存在的条件。) F$ Q1 y) ]% `) s5 P, I
因为,大于3的素数存在于1+6N和5+6N两个等差数列之中,这两个等差数列的公差6,不能够被素数5整除,所以,这两个等差数列5个连续项中必然有一个项,被素数5整除。如5+6N数列:5,11,17,23,29;35,41,47,53,59;……。中的5,35,65等* z+ ^, {- w- C7 \+ e
再如1+6N数列:7,13,19,25;31,37,43,49,55;61,67,73,79,85;……。中的25,55,85等) F+ I1 v f; N1 w
即相差6的素数等差数列,除5,11,17,23,29(以下一个素数删除因子为首项外),最多只能有4个连续项都为素数。反过来说,如果首项不是下一个删除因子(5)本身,那么,相差6的素数等差数列,最多只有4个项。9 i7 U8 a: p: s/ l6 H8 b% `( Y
如果说,我们用素数删除因子2,3,5,在2*3*5=30之内的删除剩余数1,7,11,13,17,19,23,29为首项,以30为公差组成8个等差数列,那么,公差30必然不能够被素数7整除,如果素数等差数列的首项不是7,那么,相差30的素数等差数列不会超过6项。
! H& _0 T# z3 @4 c& l* N0 w ………………。
3 ^4 S8 v5 ?. r) ] 以此类推,也就是说,数学家陶哲轩发现的23个数的素数等差数列,因为,首项不是23,那么,公差必然能够被2*3*5*7*11*13*17*19*23=223092870整除。换一句话说,如果该公差不能够被素数29整除,那么,在这个等差数列中任意取29个连续项,分另除以素数29,必然余数分别为:0,1,2,3,……28。我们可以说,能够被该数整除的公差,在素数长河中,完全可以存在28个素数的素数等差数列。6 j) A/ u0 ?* ]* \2 u; ~
孪生素数的简易证明:
6 h( f3 G3 V4 o: q* \% @3 @ 因为,大于3的素数存在于等差数列6N+1和6N+5之中。所谓孪生素数,即相差为2的两个素数叫孪生素数。即当6N+5的N为X,6N+1的N为X+1时,6N+6和6N+1都是素数时,即为孪生素数。又因为,人们已经证明了素数永远存在,那么,当6N+5的N为X,6N+1的N为X+1时,6N+5和6N+1都是素数的情况也永远存在,所以,孪生素数永远存在。实践说明,当自然数大于43以后,孪生素数实际个数大于自然数的平方根。
( }8 h! Z7 c% r 顺便说一下,相差4的孪生素数。也就是6N+1和6N+5所形成的孪生素数。这里的6N+1中的N与6N+5中的N相等时,6N+1和6N+5都是素数的情况下,叫做相差4的孪生素数。同理,人们已经证明了素数永远存在,所以,6N+1和6N+5都是素数也永远存在,应该以上面的孪生素数个数相当。' P7 P: q2 S- ?# g: a3 z
再说一下相差6的孪生素数,即6N+1与6(N+1)+1,6N+5与6(N+1)+5。都为为同一等差数列所形成的孪生素数。同理,人们已经证明了素数永远存在,所以,6N+1与6(N+1)+1,6N+5与6(N+1)+5都是素数也永远存在,应该有相差2的孪生素数个数的两倍。
* P& J5 X0 @0 T 孪生素数的直接寻找方法,敬请搜索《孪生素数的计算及证明》。该筛选方法,除了孪生素数3,5以外,不会漏掉任何一个孪生素数。因为,本文认为:孪生素数的起源是孪生素数5,7。后面所有的孪生素数都是孪生素数5,7的延伸。
- U& z1 G3 ?' O; [# ^ 说到这里,必须说明:孪生素数与哥德巴赫猜想的关系,两者不是同一对称性的题型。孪生素数是相差特定间隔距离的素数,而1+1不属于相差同一间隔距离的组合。不能认为证明了一个对称性的问题,就可以原封不动地搬到另一个问题上进行使用。
5 |1 j: r' T( H1 W2 c 孪生素数的制约因素只有一个,那就是素数删除因子。而1+1的制约因素有两个:1、素数删除因子,2、素数的对称数,素数的对称数因偶数而异,即受偶数制约对称数是否能够被素数删除因子删除。 U. ]$ M% Y0 H2 R3 v9 x
三、1+1
, p' ]5 L! Q' ^ 1+1的猜想:大于6的偶数,可以表示为两个奇素数之和,简称1+1。
- F8 R2 k% @3 M1 B/ L8 \6 d) X+ c 任何一个证明题,在没有定理之前,证明犹如大海捞针。所以,学生给哥德巴赫猜想下了一个定义:不能够与偶数同余的素数,必然组成偶数的素数对。(素数删除因子所组成的素数对除外)。反过来,能够组成偶数素数对的素数,除素数删除因子外,必然不与偶数同余。
1 X' x" G0 n2 y% U* ?3 o. r; _2 g 我们从多个方面,说明哥德巴赫猜想的成立,结论是一样的:1、从素数对的素数生成线路图说明,2、通俗证法,3、每一个素数删除因子删除后的剩余数是否能够通过1+1组成连续偶数,组成连续偶数的数是否有1+1的素数。
( N; \. B" O9 r1 _) @' X* T: h 证明方法一、从素数对的素数生成线路图说明
0 P: o- N' \5 c* s- | 按照素数形成线路图,大于6的偶数,都有不与偶数同余的素数生成线路存在,必然产生不与偶数同余的素数,即,大于6的偶数都有1+1的素数对。证明方法应该是:
8 g' e( ~' b ?$ _3 O 1、因为,大于素数2*2,小于素数3*3的偶数,只有偶素数删除因子2,我们只须要考虑偶数和奇素数除以素数删除因子2的余数,是否同余即可,这区间的偶数必然大于4,在大于素数删除因子2,小于2*2=4内有:素数3,又因为偶数除以2余0,素数3/2余1,不同余(即余数不相同之意),所以,素数3能够组成这区间的偶数的素数对:6=3+3,8=3+5;2 P9 a; D4 i- |, v- _4 l7 _
2、大于3*3,小于5*5的偶数,素数删除因子有:2,3。我们就要考虑,偶数除以2的余数,偶数除以3的余数,是否与素数除以2的余数,除以3的余数是否同余的问题。而偶数除以素数2的余数都为0,奇素数除以素数2的余数都为1,不与偶数同余(下同,我们不再提取偶素数删除因子2);所以,我们只考虑素数删除因子3,在大于素数删除因子3,小于3*3=9内有两个素数:5,7。5/3余2,7/3余1,这区间的偶数除以3余数分别为:0,1,2。当偶数除以3余0时,素数5和7都不与偶数同余;当偶数除以3余1时,素数5不与偶数同余;当偶数除以3余2时,素数7不与偶数同余,所以,这区间的偶数都能够组成1+1的素数对;
. V9 b3 b. q/ n6 z A5 L 3、偶数在大于25,小于49时,奇素数删除因子只有3,5,这区间的偶数必然大于25,在大于素数删除因子5,小于5*5=25内有素数:7,11,13,17,19,23。它们分别除以素数删除因子3,5的余数为:7(1,2),13(1,3),19(1,4),11(2,1),17(2,2),23(2,3)。7 S* N+ X/ z6 W# _) y! g
(1)、当偶数除以3和5余数为:0,0时,素数7,11,13,17,19,23都不与偶数同余;# k n: j3 }9 {
(2)、当偶数除以3和5余数为:0,1时,素数7,13,17,19,23都不与偶数同余;
% I# T. L7 N& M" h9 v (3)、当偶数除以3和5余数为:0,2时,素数11,13,19,23都不与偶数同余;9 U5 e. R$ p: ]) i: O' t9 L
(4)、当偶数除以3和5余数为:0,3时,素数7,11,17,19,都不与偶数同余;
" v# t7 z4 t" S4 ? (5)、当偶数除以3和5余数为:0,4时,素数7,11,13,17,23都不与偶数同余;5 A7 N- A* Z3 w4 A) A! ^- |' Y1 p
(6)、当偶数除以3和5余数为:1,0时,素数11,17,23都不与偶数同余;2 e) @# S' l" x9 k$ E
(7)、当偶数除以3和5余数为:1,1时,素数17,23都不与偶数同余;- n8 u/ k: } H# `% y# ^2 J
(8)、当偶数除以3和5余数为:1,2时,素数11,23都不与偶数同余;% @6 s: A/ [" f% J5 q
(9)、当偶数除以3和5余数为:1,3时,素数11,17,都不与偶数同余; {+ C9 \9 h2 Q, }, c, |- \+ x
(10)、当偶数除以3和5余数为:1,4时,素数11,17,23都不与偶数同余;
% G! i) O' |! s% l3 n (11)、当偶数除以3和5余数为:2,0时,素数7,13,19,都不与偶数同余;
, U+ z' ]6 p: D# r (12)、当偶数除以3和5余数为:2,1时,素数7,13,19,都不与偶数同余;
7 s" F% s/ }/ X1 ? (13)、当偶数除以3和5余数为:2,2时,素数13,19,都不与偶数同余;
/ j5 R2 F o. `9 }: Y1 M1 D (14)、当偶数除以3和5余数为:2,3时,素数7,19,都不与偶数同余;
( ?. m% |- F: H% z" c (15)、当偶数除以3和5余数为:2,4时,素数7,13,都不与偶数同余;7 X# o! r7 ~; K, h: V3 C7 j. m
所以,在这区间的偶数都可以组成1+1的素数对。
) V& Z# S' g! J; N) q 按偶数除以素数删除因子3和5的余数,完美无缺的排列为上面15种,而在这区间的实际偶数只有12个,分别代表12个类型,有偶数:26(2,1),28(1,3),30(0,0),32(2,2),34(1,4),36(0,1),38(2,3),40(1,0),42(0,2),44(2,4),46(1,1),48(0,3)。7 @$ P' ^5 y& m9 m/ L, L0 e. W
后面的排列数与实际偶数个数的差距是越来越大。比如说:偶数在49到121之间只有36个,而按素数删除因子3,5,7的余数,进行完全排列为105个;偶数在121到169之间只有24个,而按素数删除因子3,5,7,11的余数,进行完全排列为1155个;偶数在169到289之间只有60个,而按素数删除因子3,5,7,11,13的余数,进行完全排列为15015个;………。总之,许多都是无用功。为了方便简单,请参看下面的素数余数表。从表中可以查到:任何一段的偶数,在大于素数删除因子,小于最大素数删除因子平方内的素数中,都能够寻找到不与偶数同余的素数存在,况且,这一段的任意偶数都大于这个区间内的素数,所以说:哥德巴赫猜想是成立的。
+ d( X7 q5 V4 D 我们反过来说,上面的这些东西,也并非是无用功,如上面所缺少的3种类型的偶数,我们只能够说在这个限定的区域内没有,在大偶数中必然存在。24+30N数列的偶数都是(0,4)类型,22+30N数列的偶数都是(1,2)类型,20+30N数列的偶数都是(2,0)类型。都可以使用上面适应该类型的素数的延伸素数。(下面再说)。
) g' H( ~2 A+ B7 b' ]9 I 奇素数余数表:为素数分别除以素数3,5,7,11,………31的余数。4 l7 u. Q7 [' O4 Q, ?. q
3,- [! N, c& y( h3 e* k1 B
5,2,9 n) ~/ A+ N1 u( I. @ s( ^
7,1,2,8 e0 `; I4 v1 [2 s3 O6 d( r
11,2,1,4,& V0 D0 ^1 c" R9 r+ z! }+ ?$ {+ C- N
13,1,3,6,2,# ?9 ]5 [1 x: F( B
17,2,2,3,6,4,
1 \6 A0 J+ }& R0 e$ s% d19,1,4,5,8,6,2,7 m/ D& J" a4 H
23,2,3,2,1,10,6,4,9 p; W6 s& r! u3 Y5 s
29,2,4,1,7,3,12,10,6,
4 u; e% ~# B( K8 x31,1,1,3,9,5,14,12,8,2, i/ s- F1 L; }! G ?
37,1,2,2,4,11,3,18,14,8,6,+ c7 J0 k% x# s$ w0 W# |9 s4 H$ O! d$ R
41,2,1,6,8,2,7,3,18,12,10,, j0 m$ M0 U N+ B6 ]1 Q9 n% d
43,1,3,1,10,4,9,5,20,14,12,
2 L5 Z/ [6 F+ L' R% Z47,2,2,5,3,8,13,9,1,18,16,
# v _0 L# R5 ?+ m9 B3 a. P* S53,2,3,4,9,1,2,15,7,24,22,
7 U& ~! D% t- N1 y2 M: q# J59,2,4,3,4,7,8,2,13,1,28,
b+ d6 i! q$ U8 x; C61,1,1,5,6,9,10,4,15,3,30,1 `; ?" Y. E) p! r- q
67,1,2,4,1,2,16,10,21,9,5,
, ]1 `9 j5 U( i% y! M71,2,1,1,5,6,3,14,2,13,9,/ z( Z5 V1 `- ]5 c9 u$ M* E& J
73,1,3,3,7,8,5,16,4,15,11,* l. M- p+ c: v7 }% E! E+ R- G/ X
79,1,4,2,2,1,11,3,10,21,17,2 q1 \3 z7 Z" ]& B% q& h" r
83,2,3,6,6,5,15,7,14,25,21,( f1 l/ c$ K2 t# N& _/ i# d) V
89,2,4,5,1,11,4,13,20,2,27,
0 |, N1 i, a3 Y97,1,2,6,9,6,12,2,5,10,4,& x' G3 c2 @2 M$ O. m4 M5 n6 ?
101,2,1,3,2,10,16,6,9,14,8,! p4 u% H- x/ C9 l& g* I
103,1,3,5,4,12,1,8,11,16,10,
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109,1,4,4,10,5,7,14,17,22,16,: r8 E1 m3 D7 A* ?/ ?! K, @
113,2,3,1,3,9,11,18,21,26,20,
2 Q+ Y6 S/ H2 [………………。 |
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