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哥德**猜想的证明 v+ \1 |* v: E" i: G/ n9 Z' h- j( A
一、质数表示式 ~) C$ s% q, \9 c
1、质数表示式的由来, b! D1 l' ^7 J' f7 D) Z
已知;P=2n+1为奇数的表示式,式中为n=0、1、2、3……,自然数集。因奇数中含有全部的质数(除2外),所以p=2n+1也可以视为奇质数的表示式,所不同的是其中有一部分不是奇质数,如:9、15、21、25、27、33、35......等等,这说明7、(9)、11,13(15)17,19、(21)23,23、(25、27)29,31(33、35)37.......- T* Y" ?4 x1 b
它们两个奇质数之间的距离不是3、5、7,11、13,17、19之间的距离为2而是4、6或者8、10......。所以p=2n+1不能是奇质数的表示式,必须修正或选择。( @4 c6 e. O7 U( ]: k# Y2 C! C
将p=2n+1改为pn=2n+1+2n".......(1)
3 w9 y* E) `3 p6 O5 |5 z% I7 A已知两个奇质数(Pn’,pn)之间的距离为D。为2的倍数。用2N表示。当N=1时。D=2N=2×1=2。即Pn’- Pn=2、Pn’=Pn+2,又知奇质数加1等于偶数,用2n表示,即Pn+1=2n,则Pn’=Pn+1+1,Pn’=2n+1......(1)’将(1)’式代入(1)式:pn=2n+1+2n",得n"=0即pn=2n+1
* `) G3 ~: L$ u. y3 t _以上说明,若两个奇质数(Pn’、Pn)之间的距离为2,即N=1,n"=05 c# F1 ~6 U1 j3 k8 d* v
则该奇质数的表示式与奇数表示式相同,为Pn=2n+1。因为奇数之间的距离为2。如3.5.7,11.13,17.19,它们之间的距离也都等于2即N=1,n"=0。
& U& Q; t' Y& w+ f' r; @将n=1.2.3,5.6,8.9代入p=2n+1中得3.5.7,11.13,17.19。当N=2,D=2×2=4即Pn’-Pn=4,Pn’=Pn+1+3,Pn’=2n+3......(2)’’代入(1)式得n"=1,即Pn=2n+3如7.11,13.17,19.23.它们之间的距离都等于45 V2 q. Y6 _) D/ {% p6 V1 t# R
即N=2,n"=1将n=4.7.10代入Pn=2n+3得11.17.23,
9 i, e2 ?; y% Y同理N=3,n"=2,N=4,n’’=3......。即Pn’=2n+5......(1)’’’,pn’=2n+7......。如:23.29.31.37它们之间的距离都等于6,即N=3,n"=2将n=12.16代入Pn=2n+5得29.37。
4 \ |+ `/ @" O8 b1 q7 R由上可以得出,n"与 N的关系,n"=N-1。& `" S8 ^1 C& v) D5 V- z/ h
即(1)式可以改为pn=2n+1+2(N-1)或pn=2n+2N-1......(2)
- _# w4 \$ ^: h' r(2)式为奇质数表示式 1 l" a; }, I" |$ E# _0 z$ h
由奇质数定理1(注2)得M=Pn+n’
& A5 |4 M5 f9 m; _" {! { 将(2)式代入上式得M=2n+2N-1+n’ Pn+Pn’=2M=4n+2N-1+2n’+2N-1
# d* T( x( A3 q* y" k+ j7 y 因pn=2n’+2N-1 则Pn’=4n+2N-1……(3)
+ b0 Z1 I4 \( x" m% u由上得Pn=2n+2N-1......(2) Pn’=4n+2N-1……(3). z8 m5 z7 ?9 P# l
均为奇质数表示式 (2)(3)式涉及到两个变量n 、N只要n、N相互配合,就能表示所有的奇质数,由此只能是奇质数表示式的基础式
8 |% k; U, s4 Q. C* p2.证明两个质数之间的距离为0、2、4、6、8…∞即整个偶数集。
f& K5 f- j& P2 k; U1 D 假设:两个质数之间距离不包含整个偶数集,如不包含2n"。
( A' [3 e5 A: S; u7 k设2n"=0、2、4、6、8……∞。 ]5 ]8 I* A6 f' ~, T) G
即Pn'-Pn≠2n"……(4)式中2n"=0、2、4、6、8……∞- c7 F3 B. ^0 Q& l( V! y
根据奇质数的表示式Pn=2n+2N-1……(2) Pn'=4n+2N-1……(3). i$ F' ~8 z% l( i* {
用2n"、 4n"分别代替2n 、4n 6 s0 C8 K2 T0 P
Pn'- Pn= 4n"+ 2N-1 -(2n"+2N-1 ) Pn'- Pn=2n"……(4)’
4 o5 `& F* G/ _. x+ f; B/ Q
9 w% a, D/ p& ^' S其结果(4)’式与(4)式相悖,证明(4)式是错误的。! _4 ^' ?1 m7 G7 |2 d! e
这种假设不存在,证明两个奇质数之间距离包含整个偶数集。, N* g% {0 @! k/ b5 | N
即Pn'- Pn=2n…(4)’'式中n=0、1、2、3、……∞
5 [# w2 d2 ^+ D/ O2 Z3 X例如:2n"=6,2n"+1=7,4n"+1=2×6+1=13,13-7=6
$ w2 I, | D# F7 p+ p; w2n"=40,2n"+3=43,4n"+3=2×40+3=83,83-43=40) i( x! `) O3 D8 W
2n"=80,2n"+3=83,4n"+3=2×80+3=163,163-83=80
0 ]* [/ l$ `: ~1 D& T( ]2n"=100,2n"+27=127,4n"+27=2×100+27=227,227-127=100
; |" b4 x8 r3 }& c: t) t3、奇质数表示式Pn=2n+2N-1的证明
1 y1 F" U- w4 o3 {: B- t5 }8 Y3 h直接证明不行,亦可用两个奇质数之和的联合式来证明
% S+ Q d- r1 d即证明Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1)式在理论上成立或n为自然数集时(1)式成立。 d, }! @+ F5 ~0 }3 ^
在(1)式中设N=2,2n’+2n”=2n,即2n’,2n”为2n的偶数公由数(注1). h/ E( Q8 Q( K+ y
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n……(2)) p% }+ Q: T4 N0 d( }
在(2)式中设Pn=3代入(2)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n……(3)
7 \! K4 n% V7 q5 q又因两个奇质数之差为偶数,用2n表示,即Pn’=Pn+2n
( D0 e& j8 O- S$ E0 U# [代入(3)式得Pn+Pn+2n=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n为恒等式,即(2)式Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n也为恒等式,即从理论上成立,
% h9 L+ y C5 o即证明(1)式在N=2,2n=2n’+2n”的条件下从理论上成立4 U" a+ d9 R) \; M; |+ ?
或Pn=2n’+2N-1和Pn’=2n”+2N-1在上述条件下也成立。* p! O5 ]; \9 r" w$ D2 V8 g
从而证明了奇质数表示式Pn=2n+2N-1从理论上成立。
( V- V0 L' ]; d2 A& T1 m. a由此可以证明(3)式 ①为恒等式 ②等式左边或右边表示两个奇质数之和 , f$ n, X* b; {; l! U. Y4 i
4.将n=0,1,2,3……自然数集时代入(2)式得3+3=0+3+0+3=6+0 3+5=0+3+2+3=6+2 5+5=2+3+2+3=6+4 5+7=2+3+4+3=6+6 7+7=4+3+4+3=6+8 5+11=2+3+8+3=6+10 5+13=2+3+10+3=6+12 3+17=0+3+14+3=6+14 5+17=2+3+14+3=6+16 59+67=56+3+64+3=6+120 61+67=58+3+64+3=6+122……. g7 t+ c2 {: D% O# g
由此从理论上实例上证明了Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n……(2)Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n……(3)成立, 从这个意义上讲
4 P; ?2 k. K, f8 h/ S( H(2)式或者(3)式才是完整的质数公式 即Pn*+Pn*+1=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n………(3)*为质数表示式 在(3)*式中 Pn* Pn*+1表示质数 n=0,1,2,3……自然数集 2n’+2n’’=2n 即2n’ 2n’’为2n的公由数 Pn=3或Pn=2 (注3)
7 F& }3 d$ w1 u" R0 j8 U3 M$ B二、证明n为自然数集时(2)式Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n成立,
+ {% b" u W- N3 }1 t; {1、在(2)式中设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数# B8 b3 J* \9 q: M3 L, |+ f. x2 [
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,代入(2)式,8 A6 ] z; B0 [ w2 U! U
" u5 a2 Z0 f/ _4 v) |( t. ]0 }得(Pn+Pn’)/2=2n’+3=2n”+3=3+n……(4)5 c, f+ S- i+ S3 p% r% u0 L8 v4 o
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n2 s! W6 `; h" G5 m2 u# C+ K
同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+3=2n”-1+3=3+n……(4)’
_. A/ m6 A2 E# X在(4)、(4)’式中设Pn=3得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn=Pn+n……(5)
! m) j. _ {* M! n7 m& }' Y(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn=Pn+n……(5)’( w& S; @8 f; Z+ h# ^ X/ T- f
2,由奇质数定理一、二(注2)得知(Pn+Pn’)/2=M M= Pn+n3 Q0 m: A7 k* t: E0 \/ t; J+ V; F
即M为两个奇质数Pn Pn’之间的正中间数,将它代入上式,从而得到了或证明了M= Pn+2n’=Pn+2n’+1=Pn+n或=3 +2n’=3+2n’+1=3+n为两个奇质数Pn Pn’之间的正中间数
* R9 P# s0 C3 ]" i2 m: E3 x3、当n=0,1,2,3……自然数集,2n=0,2,4,6……偶数集 因任何偶数包括0都有最后一对偶数公由数。且第一个偶数公由数2n’为0,0,2.2,4.4,6. 6……60,60……∞/2,∞/2)根据M=pn+2n’或M=pn+2n’+1代入得M=pn+(0, 1+0,2,1+2,4,1+4,6 1+6……60,1+60………∞/2,1+∞/2),M=pn+(0,1,2,3,4,5,6,7,……60,61……∞/2,1+∞/2)即两个奇质数pn pn’的正中间数M=pn+n=pn+0,1,2,3,4,5,6,7……60,61……∞/2,1+∞/2): Q. N' O1 p' |- Q4 l
设pn=3代入得M=3+n=3+0,1,2,3,4,
+ s1 E; B4 f1 Y6 M1 ~5 H5,6,7……=3,4,5,6,7,8,9,10……63,64……3+(∞-a)/2,4+(∞-a)/2)[a>2(Pn+1)]再根据奇质数定理三找到M两边奇质数, pn pn’且pn=M-n’pn’=M+n’即Pn+Pn’=2M=2X(3,4,5,6……)=6,8,10,12……即大于4的偶数集,得Pn+Pn’=6+2n.
; B5 s G( V* f% i8 L1 i即 从理论上证明每一个大于4的偶数都可以表示成两个奇质数之和。
$ G( Z5 p3 D8 H例 ( `" k. @" ^. c% O" ?3 F' b
n 0 1 2 3 4 5 6 60 61
: K, K1 g, K+ S p4 e2n 0 2 4 6 8 10 12 120 1226 X, ]5 `! R, v/ h
2n’ 0 0 2 2 4 4 6 60 60
7 Z" C7 s% |- _, f2n’’ 0 2 2 4 4 6 6 60 62
0 c6 r* w& F# V2 r5 S" I9 dM(2n’+3或n’+1+3) 3 4 5 6 7 8 9 63 64
" Y- G2 B7 x% C QPn 3 3 5 5 7 5 7 59 61
( e. Y$ \& A2 K" |Pn’ 3 5 5 7 7 11 11 67 67
; A( B- k5 z, R% h% y- f' D/ NPn+pn’(2M) 6 8 10 12 14 16 18 126 128
( o$ w9 \3 \( i; E/ l3 G2 B- W; i* @' o4 Y& d
由上表得出 M=3 4 5 6 7 8 9……大于2的自然数集,pn+pn’=2M=2X(3 4 5 6 7 8 9……)=6 8 10 12 14 16 18 ……大于4的偶数集。7 b/ V8 W v6 }8 e. u0 G
又例如,2n=22222222222222222 n=11111111111111111
/ x. s; d! _' U因为n为奇数,2n’+1=2n’’-1=n 2n的最后一对偶数公由数2n’ ,2n’’分别为2n’=1111111111111110 2n’’=11111111111111112 3 K# i2 L3 N! i
则 Pn+Pn’=2n’+1+Pn+2n’’-1+Pn=1111111111111110+1+3+11111111111111112-1+3=22222222222222228 t4 ?; V+ I3 c! o% ^, a
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n’’-1+Pn=Pn+n=3+n=M
- t& l- ]4 G2 |! _M=11111111111111111+3=11111111111111114! t+ u; t0 Y) J) E8 m) r) ?4 i" C/ `$ Y
根据定理三,因M的左边相邻处找到Pn N/ V6 Y5 W) I% A R
然后通过n=M-Pn 求得 n由 Pn’=M+n 求得 Pn’8 X/ C8 g2 I$ f* q# l' e/ }
已知 M的左边相邻处找到Pn=111111111111111111 n=M-Pn=11111111111111114-11111111111111111=3
4 B& {: f& e$ b4 _+ t! o/ ePn’=11111111111111114+3=111111111111111179 d( _/ ~3 V. C% s
Pn’+Pn=111111111111111111+11111111111111117=22222222222222228+ Z' J$ T! i7 Y1 P+ S0 x ]
& ~! n) L8 f& C
=2M=11111111111111114X2=22222222222222228 O6 ?. `! W/ n8 U1 |( \ E
三,也可以这样证明0 g/ s/ p5 L& t4 k
1, 在Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1)式中
2 N i ?4 X) v7 o5 _设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数# a1 [ ?. [, c7 ?1 \8 P/ u e2 F0 r
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,3 g7 y- x/ m2 b2 }7 E" [
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
7 k2 E8 O+ l3 M3 S代入(1)式 得(Pn+Pn’)/2=2n’+2N-1=2n”+2N-1
8 k9 S. X# P& H+ y2 x' y! J0 t(Pn+Pn’)/2=2n’+1+2N-1=2n”-1+2N-1
5 z3 C; O9 [" I; L! K& s6 E或(Pn+Pn+2n)/2=n+2N-1=n+2N-1 " K4 ]" f, j; m0 w1 A3 O7 i
Pn+n=n+2N-1=n+2N-1 得Pn=2N-1
) ?: w" u+ H9 C& x; q. R" h代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn; c% k) T3 W! n. G$ m3 G
或Pn+Pn+2n=2n’+Pn+2n”+Pn(恒等式)
|, ^4 I. v0 W u) _$ G- v; ~由上证得 Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1) 在理论上成立
" g# C/ r0 _, \) V E. l8 D: D当n=0,1,2,3……自然数集,2n=0,2,4,6……偶数集 因任何偶数包括0都有最后一对偶数公由数。且第一个偶数公由数2n’为0,0,2.2,4.4,6. 6……60,60……∞/2,∞/2)根据Pn+n=Pn+2n’=pn+2n’+1得pn+n=Pn+(0,1+0,2,1+2,4,1+4,6 1+6……60,1+60………∞/2,1+∞/2)=pn+(0,1,2,3,4,5,6,7,……60,61……∞/2,1+∞/2) pn+n=pn+0,1,2,3,4,5,6,7……60,61……∞/2,1+∞/2$ C ?% f2 j5 G( M
设pn=3代入得3+n=3+0,1,2,3,4,
* T" f) d5 D- c7 e8 @6 q2 k' Y' X5,6,7……=3,4,5,6,7,8,9,10……63,64……3+(∞-a)/2,4+(∞-a)/2)[a>2(Pn+1)]( N$ l2 d) J; V, G/ J
代入上式 Pn+Pn’=Pn+Pn+2n=(Pn+n)x2=(3+n)x2=(3,4,5,6……)x2=6,8,10……=6+2n1 ^+ y$ ~5 c# m" d2 {9 `+ n6 S$ ]
或Pn*+Pn*+1=6+2n
+ `. [0 B6 L- z! Q, A3 g1 s6 I2, 因两个奇质数之间的距离为偶数 用2n表示
! R2 H: B1 T& A% u, P- @$ R- c0 D4 c即 Pn’=Pn+2n 得Pn’+Pn=Pn+Pn+2n……(1) $ D" X' g% M. f
在(1)式中 设 2n’+2n’’=2n 即 2n’ 2n’’为2n的偶数公由数
6 |; j* l$ C0 \2 G1 y8 A代入(1)式得 Pn’+Pn=Pn+2n’+Pn+2n’’……(2): J; e' E9 {9 Z3 D$ n0 T
设2n’ 2n’’为2n的最后一对偶数公由数 : O9 P- Y- B3 X% w8 B
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n
/ H$ \. {$ ]; u$ @得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn
- j: G8 M$ u# [若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n/ |+ I# P" Y6 V3 }/ g0 N: U
同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn4 S; f# T% K4 }; P8 b y. ^
即 (Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+1+Pn……(3)' w, f ], h1 `) W
n为偶数2n=0,4,8,12……
% U, G3 U: o, ~) K! n# M2n的最后一对偶数公由数为0、0,2、2,4、4,6、6……
, E, H- x0 b* ]7 u4 Z6 B6 |4 z2n’=0,2,4,6……偶数集7 j |" q5 J0 _7 C: D, \* ^9 z
n为奇数 2n=2,6,10,14……: B s- d8 Y; B$ r
2n的最后一对偶数公由数为 0、2,2、4,4、6,6、8……1 o. _* m' H* z; V% [" I
2n’+1=1,3,5,7……奇数集 / z7 D: a* o. g+ d4 W3 `! ?' U }
将以上数字代入(3)式得(Pn’+Pn)/2=Pn+(0,1,2,3,4,5,6,7……)自然数集
( k7 o7 Q: X7 z Y7 rPn’+Pn=2Pn+0,2,4,6,8……偶数集 & |: ^$ Y' E( ~$ |1 g
设 Pn=2 或 Pn=38 x) G# h. j% g% E& b9 J- `
代入上式得 Pn’+Pn=4+2n或Pn’+Pn=6+2n
C6 ?$ r" C$ q! [5 ?8 {5 }四,奇质数定理三的证明
) V+ b( b! V$ t! i b(1) 已知M=3,4,5……大于2的自然数集n’=0,1,2,3……自然数集
* [, i) O& u. ^2 Z又已知Pn’-2n=Pn Pn’-0,2,4,6……=Pn
5 O; U0 X& r: fPn’-0,1,2,3……=Pn+0,1,2,3……=M
, {2 X- C6 v: x4 x# O. }% q+ HPn=M-0,1,2,3…… Pn’=M+0,1,2,3……
: Y1 P0 l0 W, Y* B+ p1 y. c' j或 Pn=M-n’ Pn’=M+n’
8 { A" b2 Z9 ^5 r由此证明了 Pn=M-n’ Pn’=M+n’或Pn+Pn’=2M 成立& @! r+ c! A) g( ^8 E# O) [$ E
(2) 实例说明 Pn=M-n’ 即Pn=3,4,5,6,7,8,9,10……-0,1,2,3,4,5……9 i( G' Q7 w0 h+ K
Pn’=M+n’ Pn’=3,4,5,6,7,8,9,10……+0,1,2,3,4,5……7 N Z; w. X2 c( Q" a
得 Pn=3-0=3 Pn’=3+0=3 M=3 2M(Pn+Pn’)=6# w) z) L, L$ k0 n p s
=4-1=3 =4+1=5 =4 =8+ t( i2 ^$ v" v
=5-2=3 =5+2=7 =5 =107 C# P7 `. G9 p$ N. \
=6-1=5 =6+1=7 =6 =12
4 D1 R9 [8 m9 Z5 F% a* A =7-0=7 =7+0=7 =7 =14# h' y5 B3 l' \
=8-3=5 =8+3=11 =8 =16
( m: w+ J) o% y1 A3 W/ ] =9-4=5 =9+4=12 =9 =18
; |6 L ~/ D" { =10-3=7 =10+3=13 =10 =20( n+ E/ |8 R: t2 b) Z
=11-6=5 =11+6=17 =11 =22
3 `# h* X N+ h1 s" { =12-5=7 =12+5=17 =12 =24
5 ]7 _$ G' C4 ~" \+ d* G$ ePn+Pn’ =3,4,5……-0,1,2,3……+3,4,5……+0,1,2,3……# e% T* C6 J5 P" G0 B+ b
=3,4,5……+3,4,5……=2x3,4,5……=2M=6,8,12……=6+2n
! Q$ l6 J% }; F. C) c(3)已知M-n’=Pn M+n’=Pn’
! R5 Y- V& I& B# g8 u 或 M-0,1,2,3……=Pn M+0,1,2,3……=Pn’ $ G+ S+ u. O5 \/ x& k
即 在Pn和Pn’两个奇质数的正中间数M的左边n’处或0,1,2,3……处
- M% P! a+ ]1 z; j% g- v# S# P5 p存在着奇质数Pn M的右边n’处 存在着奇质数Pn’ 且M到Pn、Pn’处的距离相等且=n’ 例题见(2)" c& J6 T* [, I+ K. f- @
由此 从从实例上、理论上证明了奇质数定理三的成立。6 P- p2 x: B4 ~& C2 B
五、质数表示式的证明/ u/ U# q$ t; a9 M& O! E7 n' \4 o
1完整的质数公式 即Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n………(3)为质数表示式或Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n ……(2) 在式中 Pn Pn’表示质数 n=0,1,2,3……自然数集 2n’+2n’’=2n 即2n’ 2n’’为2n的公 由数 Pn=3或Pn=2 ! y8 ^2 j5 r' l9 S; A& l1 W( J
在(2)式中2n’+3 2n”+3必须为奇质数,即Pn=2n’+3 Pn’=2n’’+32 }7 L1 h1 i/ g) a- B( J
第一种情况 若2n+3为奇质数 如n=0,1,2,4,5,7,8,10……时2n的第一对偶数公由数2n’ 2n’’代入(2) 式均成立,2n的第一对偶数公由数为0,0、0,2、0,4、0,8、0,10、0,14、0,16、0,20 代入(2)式得 Pn +Pn’=0+3+0+3=3+35 a# s: Y- N; G& N- E/ ]- N
=0+3+2+3=3+52 _( J: V& w& }$ L3 q
=0+3+4+3=3+7
1 g; d" k& H9 f; D' T =0+3+8+3=3+114 m5 z( ?8 D4 S6 D' x
=0+3+10+3=3+13" Z4 q) i J3 T, H" W) h
=0+3+14+3=3+17" u# `# i" f: E
=0+3+16+3=3+19
" J- n" S; g, |0 \1 i =0+3+20+3=3+23- t6 s2 }! T& V- _ {# ?" @
第二种情况 若2n+3不为奇质数 如 n=3,6,9,11即2n的第一对偶数公由数2n’’ (或2n)+3不为奇质数。如2n=6,12,18,22 它们的第一对偶数公由数为0,6、0,12、0,18、0,22 3 h$ o5 s" @3 c: y7 j1 d
即6+3=9 12+3=15 18+3=21 22+3=25
) @3 H1 }, ]% T这必须启用第二对偶数公由数2,4、2,10、2,16、2,20 将以上数字代入(2)式得- C1 h/ l: R/ M1 W: ?
Pn +Pn’=2+3+4+3=5+7
1 |( J0 q1 a5 g8 t =2+3+10+3=5+13; q$ ?$ N1 |% \9 G4 |7 Z- P5 l5 a
=2+3+16+3=5+19% V6 _- I3 M! l6 f. e# |8 ?' h
=2+3+20+3=5+238 I( b; D% j3 k
第三种情况 2n-(2,4,6……)+3不为奇质数或2n的第2,3,4……对偶数公由数中的2n’’+3不为奇质数,如n=12,16,24,27 即2n的第一二对偶数公由数2n’’(2n-2)+3不为奇质数 如2n=24,32,48,54 它们的第一二对偶数公由数为0,24、2,22、0,32、2,30、0,48、2,46、0,54、2,52即24+3=27 22+5=25 32+3=35 30+3=33 48+3=51 46+3=49 54+3=57 52+3=55则必须启用第三对偶数公由数 4,20、4,28、4,44、4,50 将以上数字代入(2)式得 Pn +Pn’=4+3+20+3=7+23
# x7 C, e0 o# `; U( ?8 V3 g* x =4+3+28+3=7+31
- H& v2 I' S+ |% e8 ^( d5 }: x =4+3+44+3=7+471 d! n( b6 a; h9 m
=4+3+50+3=7+53
" x. ?, w3 x3 j/ j又如n=46,61,2n=92,122它们的偶数公由数如下0 S1 d; a) _( O! t' I/ T$ @! f
0,92.2,90.4,88.6,86.8,84.10,82.12,80.14,78.16,76。18,74.20,72.22,70。24,68.26,66.28,64.30,62。32,60.34,58.36,56.38,54.40,52.42,50.44,48.46,46.(24对)% Q* y. c% O2 ?/ D
0,122.2,120. 4.118,6,116.8,114.10,112。12,110.14,108.16,106.18,104。20,102。22,100。24,98.26,96.28,94.30,92.32,90.34,88.36,86.38,84.40,82.42,80.44,78.46,76.48,74.50,72。52,70。54,68.56,66.58,64.60,62.(31对)6 _1 d5 N0 p5 Z
它们的偶数公由数分别为24,31对。
/ N R& j, F( R4 U* U2 O2n=92的有第 9,15,18对能用 即 Pn+Pm’=16+3+76+3=19+79
9 {7 n' K, ]# {9 p# z0 f =28+3+64+3=31+67. m5 F) a) E* K# J# P3 }( Q* Z
= 34+3+58+3=37+61
/ E: b5 }8 K- a( G, Z o, e2n=122由第9,15,30对能用即Pn+Pn’=16+3+106+3=19+109 / l; \2 h( O& ?$ X) l6 X, \3 G
=28+3+94+3=31+97
& o C/ V$ u4 T/ D1 O. n =58+3+64+3=61+67
4 M7 G8 g) u7 U- F综述以上 质数表示式(2)式中 n为自然数集时,2n的偶数公由数2n’ 2n’’ 有一对以上使2n’+3 2n’’+3 均为奇质数
4 Q) z* Z! e$ L. a2n的最后一对偶数公由数 使(2)式变为(Pn+Pn’)/2=M=2n’+3=2n’’+3……(4)3 h& d& Z$ a- x3 D! y" q9 k, t
=2n’+1+3=2n’’-1+3
5 P+ B1 ~+ {9 K4 z =n+3; m3 U% D5 O7 Q( ~* Q0 o
=3,4,5……
) t; \8 u9 l3 z3 O即 Pn Pn’的2个奇质数之间的正中间数M 为大于2的自然数集 根据奇质数定理3 Pn+Pn’=2M=2x3,4,5……=6,8,10……=6+2n
' x- U" H2 ^. s2,质数表示式的证明
* k4 I# T% x) ?(1)已知Pn=2n’+3 1 S; m7 F" F/ D. G' y+ f" c
Pn’=2n+6-(2n’+3)* X, h: U g8 A3 X& C" N
Pn’=2n-2n’+31 H! S3 D! R, f4 g" ?4 Q) H! S4 I: L
又已知 Pn’=2n’+3+2n’’’$ j3 F& u6 `; q4 ?
2n-2n’+3=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’) J7 `3 Y) v! W' A9 ?, v
Pn=2n’+3 ……(1)
3 `+ {6 D- s+ ~8 n- yPn’=2n-2n’+3……(2)! z9 r6 ~9 x3 v- G# x
2n=4n’+2n’’’ ……(3)* y% o R9 R1 L3 ], m
上式中 n=0,1,2,3……自然数集 2n’为2n的第一个偶数公由数 2n’’’为Pn Pn’之间的距离 Pn+Pn’=6+2n
, I! u8 Y/ V: G* [" Z; v$ l2n=0 2n’=0 Pn=0+3=3 Pn’=0-0+3=3 2n=0+0=0 2n’’’=0; p0 B: |& X9 I# b/ t5 _
=2 =0 =0+3=3 =2-0+3=5 =0+2=2 =1
2 b4 N1 P' j! L1 ]* ~ =4 =0 =0+3=3 =4-0+3=7 =0+4=4 =2
) e* P8 r' i' l: o" G0 ^ =6 =2 =2+3=5 =6-2+3=7 =4+2=6 =1
/ @4 ~$ ^+ S" _ =8 =0 = 0+3=3 =8-0+3-11 =0+8=8 =4- p( Q B3 ]. W& b1 f% B4 |; e
=10 =0 =0+3=3 =10-0+3=13 =0+10=10 =5, }9 d' S2 O$ Y: M3 J: [( V
=112 =16 =16+3=19 =112-16+3=109 =32+90=112 =45
8 S! X$ `% W/ b1 ~(2)方程组& V" [6 j9 w/ E f- H, X& T
Pn=2n’+3 ……(1)
5 U* i' e/ V T& U' i6 C" r9 EPn’=2n-2n’+3……(2)
$ _7 J& d+ [ x2 k2n=4n’+2n’’’ ……(3)
# A$ P5 E9 o- Z1 @3 M① 方程组的特征或要求 n为0,1,2,3……自然数集时方程要成立
/ n; e( r5 ~/ j! a* h, y2n’+3 2n-2n’+3必须均为奇质数 2n’为2n的第一个偶数公由数 2n’可以任意选任何一对3 t$ |% y# }. l0 ~ M
②解方程的步骤
, }, S7 t' b* \. p设2n=0,2,4,6……偶数集 根据2n的偶数公由数2n’ 2n’’ (2n=2n’+2n’’)) {: j: e% N9 h2 Q- e
确定2n’ 求Pn=2n’+3 Pn’=2n-2n’+3 根据2n=4n’+2n’’’求2n’’’=2n-4n’0 u3 q' C# Z2 _$ T/ s" ]
③证明方程组成立
) i% f1 v- Q {& n, c. E( `即证明Pn=2n’+3 Pn'=2n’'+3 ) j* U1 \+ f( x0 K' q4 X G
已知 Pn+Pn’=2n’+3+2n’’+3=6+2n1 L. c1 F0 J9 j5 b0 X; x" Z
又已知Pn’=2n-2n’+3 2n=2n’+2n’’ 2n''=2n-2n',得2n-2n’+3=2n’'+3 2 V+ W, n2 F$ L4 n
, s1 O0 v1 S! b- K- e4 J$ K
2n=4n’+2n’’’=2n’+2n’+2n’’’ 2n=2n’+2n’+2n’’’
" b6 a8 H# ~. e' }- ]得 2n’’=2n’+2n’’’ Pn’=2n’’+3=2n’+2n’’’+3=2n’+3+2n’’’=Pn+2n’’’=Pn+0,2,4,6……3 c0 u% _5 Y# K: b2 {0 }
Pn=2n’+3' |6 q A) P0 j4 a$ ]
Pn’=2n’+3+2n’’’# A$ x4 O8 r0 f8 S( y( C
因 2n的第一个偶数是公由数2n’为0,2,4,8,10,14……除6,12,18,22,24……之外的偶数集,因6,12,18,22,24的偶数都可以分解为2,4。2,10。8,10。8,14。4,20即2n’可以避开6,12,18,22,24……5 ^2 I/ @' y$ d( p1 L7 X |
即Pn=2n’+3成立# d; F7 U! U( }7 j
Pn’=2n’+3+2n’’’! p9 V: ]3 u" ~. b' d
=Pn+2n’’’
, z+ r, h. a6 N$ b E: w+ f$ \ =Pn+0,2,4,6……
# a: c4 t+ z& W `; u3 S' t9 R" F已知Pn到Pn’的距离为0,2,4,6……
3 o i; B. C1 g5 S2 u b则Pn’=2n’+3+2n’’’也成立" x0 q; n* N& a
即Pn’=2n’’+3 也成立
2 j3 y. R8 k# U7 M5 y! ~) k六,奇质数定理和公由数理论是证明猜想唯一的新方法+ V8 h! A' |9 ]; I
1,以上证明是根据质数的特征及其规律为理论依据 即(1)质数除2外都是奇数 Z7 g! T1 v7 d q# [/ a
(2),由于是奇数,它们之间的差为偶数 即Pn’-Pn=2n; V" f: ]' G. |2 X: B: y$ Z
(3),它们的分布是不规则的
/ ^1 v$ `$ \2 ^" h! h( X- E) s由上述三个特征得到三个定理(见注2)% S/ w7 p: Q# y& ?( T4 R+ h( r/ R" s
即奇质数之间的共同规律
8 g `, \* t; ~* g' G( j6 t2,以上证明涉及到五个问题
! s& i9 S1 ~: e: ^3 \ ① 公由数理论。注1已经说的很清楚,是大家可以接受的数学公理,无需证明和检验. r% U% |2 [: \/ L0 v2 @
② 最后一对偶数公由数也是存在的,大家也可以公认,无需证明
; g: Z! X: C. ~4 C3 I- X6 f0 T③ 由最后一对公由数求得(Pn’+Pn)/2=Pn+n=M 的方法也是正确的: i/ U. i+ z( o m
④ 由2n 的最后一对公由数,求得M=3,4,5,6……或M=2,3,4,5……也是正确的, |* B: t+ ~7 U. p
⑤ 通过定理三求得2M=6,8,10,12……或2M=4,6,8,10……这个方法也是正确的。
% n u) F5 ]; W8 l3,公由数是鄙人发明的新概念,新理论,正如王元所说,它是一种新型的数学模型,它与三个奇质数定理加上完整的质数表示式才能证明猜想,以上三者缺一不可,事实上没有公由数新理论,也没有质数表示式,数学界普遍认为在没有新的理论诞生之前,即使是数论专家也无法证明猜想,数学家希望催生新的理论,公由数和公和数是最基本的数学概念,犹如公因数和公倍数一样,无需证明,可视为数学公理。3 u) }5 E2 g% p0 u0 I
鄙人城请数学界能把公由数新理论写进教材。1 W- u3 K& ~; P
注1:为了便于证明和计算,俾人提出公由数和公和数这个新概念、新理论
3 h* w L& a9 Y0 I. `! g因为因素与理由意思相近或相似 s+ u5 F) E. k! x8 {
公因数与公倍数相对应,俾人将公由数与公和数相对应,前者是乘除关系,后者是加减关系。) F% P& f1 U" o8 {' U' L
公和数和公由数定义:任何一个数(自然数包括0)都可以分解为两个数的和,这两个数的和为公和数,而这两个数为它的和的公由数. q! `: i: |- {$ [& z
如:1、2、3、4、0 可以分别分解为0、1,0、2,1、1,0、3,1、2,0、4,2、2,1、3,0、0,以上1、2、3、4、0为公和数,它们的公由数分别为0、1,0、2,1、1,0、3,1、2,0、4,2、2,1、3,0、0,特例0的公和数和公由数相等0 b) J) s. U% H# b. W. [
这里讨论的公和数和公由数是指偶数集(包括0)
7 O; w( @' w8 ?又如,6的公由数为0,6 1,5 2,4 3,3
% S+ |! v; D, q$ T0和6,1和5,2和4,3和3的公和数为6 Y* N8 w4 M# n- D
因,2n’ 2n’’为偶数,只能取0,6,2,4同样,8的偶数公由数为0,8 2,6 4,4以上情况是显而易见的,不必证明,可视为数学公理,以予公认$ E6 {, V: `5 z' F7 \% b
任何偶数(包括0)都有一对以上的偶数公由数& a7 x; O1 \# p O
设2n’ 2n’’ 为2n的偶数公由数 则 2n=2n’+2n’’ 或 2n’=2n-2n’’ 2n’’=2n-2n’
& W$ l6 M( S0 ^8 d5 k2n的偶数公由数可用 2n’=0+2n’ 2n’’=2n-2n’ 来表示2 [ k) E( l7 C E( ?$ u
注2 在数轴上,任何两个数或奇质数Pn.Pn’到这两个数或奇质数之和的二分之一数(Pn+Pn’)/2之间的距离相等。即(Pn+Pn’)/2-Pn=Pn’-(Pn+Pn’)/2式中Pn’>Pn(定理一)。% ~0 a% p5 i; M
下面来证明定理一:
, e0 {8 p: y, l0 |! x" U1 o已知:Pn’-Pn=2n’ 因两个奇质数之间的距离为偶数,可用2n’表示。* s1 A4 e0 X/ o
则Pn’=Pn+2n’ 将Pn+2n’=Pn’代入上式得(Pn+Pn+2n’)/2-Pn=Pn+2n’-(Pn+Pn+2n’)/2
# I: A2 }7 F9 l- aPn+n’-Pn=Pn+2n’-Pn-n’ n’=n’ 定理一成立
" F; T- h+ s7 q即任意两个奇质数pn,pn’到这两个奇质数之和的二分之一数之间的距离相等,且=n’(奇质数定理一)- C2 j! o% f- B/ m' _
由上得:Pn+n’=Pn’-n’=M 即M=Pn+n’ 2M=Pn+n’+Pn’-n’=Pn+Pn’8 u' s( h$ M' P) u1 d
M=(Pn+Pn’)/2 即M为Pn.Pn’之间的正中间数。, Z1 ~, e5 v" B0 p
由上得到第二个定理:在数轴上,Pn’与Pn之差的二分之一为n’(即Pn’-Pn=2n’)1 g) E6 L5 ~! D G
则Pn’.Pn之间一定存在一个正中间数M。则M-Pn=Pn’-M=n’.9 v& n; W* p* D5 U0 V2 u, W$ z
即任何两个奇质数pn,pn’之间一定存在一个正中间数M,且M=pn+n’=pn’-n’(奇质数定理二)
+ ^/ I+ z2 s, T" G' o得Pn’+Pn=2M. M=Pn+n’
! k, b6 A6 k8 `; D3 U) W4 j; g0 W例 5 j& l* @0 A9 U! U
pn 3 3 5 5 59 61' o$ m6 |( Q# Z. }& I, l0 I& t
i% k; r8 E r% T+ p9 m G
Pn’ 3 5 5 7 67 67* {7 g/ w# J7 q% |, a% x0 Z' ?% g
2n’ 0 2 0 2 8 6
' H# x! U! r4 Y6 R$ O: Jn’ 0 1 0 1 4 3# _8 q8 M% u) h7 t* ]
M(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64
) {1 p" f+ A- q, R% I/ N Q2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 1281 G$ b! s, a0 t* h* Z* H: G( @
由上得 Pn=M-n’ Pn’=M+n’ 由此得到第三个定理(即定理二的逆定理)& G( J* t6 T% I7 d1 T, K
即已知M为任何两个奇质数之间的正中间数,则在M 的左边或者右边一定存在一对奇质数 pn pn’且 pn=M-n’
}! Q" M: L: d4 Q1 ]; pPn’=M+n’ 得 pn+pn’=2M
& o2 ~% Q4 M% f* C% VM(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64! y2 P6 d; ~/ H* b2 k
2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128) c7 O0 |! q0 e& E, H* H; v
2n’ 0 2 0 2 8 6
1 n; y9 r0 w9 C6 N V2 j6 i0 t: An’ 0 1 0 1 4 3, B% C G) P+ F, T2 m. _( C
Pn 3 3 5 5 59 613 a8 z9 T" W' V6 [/ L0 {3 S) g; L, l
Pn’ 3 5 5 7 67 67$ k/ j U1 I' _- K8 y. {, ]+ }6 l
P2 y! |% Q9 E注3:在(3)*式 Pn*+Pn*+1=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n式中
3 Z( m4 V) L5 r8 \若 Pn=2 代入得 Pn*+Pn*+1=2n’+2+2n”+2=4+2n 或Pn+Pn’=2n’+2+2n”+2=4+2n……(2)’% y4 @7 S7 q) [7 d1 c# o$ d* v
式中 2n=2n’+2n’’ 即 2n’ 2n’’为2n的奇数公由数 (这里0既是偶数,又是奇数)
! M' {" ~5 [5 J' t5 Y4 o- v例 当n=0,1,2,3……自然数集时 代入上式得 2+2=0+2+0+2=4+0
% ], a6 H6 w. _& \" r* G2 G1 h5 w 3+3=1+2+1+2=4+27 h. ]9 z( `7 [ M$ l
3+5=1+2+3+2=4+4" n% B/ e$ |3 k4 V3 a
5+5=3+2+3+2=4+6
+ M$ M: u3 ?$ f0 G& a, t1 \3 |9 ?& c) a5+7=3+2+5+2=4+8" H7 _9 z' X# C% j" X2 x" }" j
7+7=5+2+5+2=4+10+ g5 Q. d9 |4 q6 x4 N. V
59+67=57+2+65+2=4+1228 z% F) E1 v0 b c2 ~
61+67=59+2+65+2=4+1249 P( e6 _8 G7 C7 N1 Z$ _' P$ z
…………………………' z+ A1 K5 L3 ^" O4 m0 o
在(2)’式中,设 2n’ 2n’’为2n的最后一对奇数公由数& ]/ n: F! F8 o8 h
当n=0,1,2,3,4,5……61,62……∞/2自然数集时2n的最后一对奇数公由数为0、0。: j3 r, V* R. C2 R# [/ _: `
1、1,1、3,3、3,3、5,5、5……61、61,61、63,……∞/2、∞/2。7 |) e- e/ ?& m* o1 O" [
若n为奇数时 2n’=2n’’=n" |8 G$ _3 i9 l7 W& j# | q
若n为偶数时 2n’+1=2n’’-1=n 代入(2)’式 再根据奇质数定理 得 (Pn+Pn’)/2=2n’+2=2n’+1+2=2+n=M$ j$ K8 A1 z! v- C" P
M=2+(0,1,1+1,3,3+1,5,5+1……61,61+1……∞/2)
9 [# g% @8 R9 Z: P* B =2+(0,1,2,3,4,5,6……61,62……∞/2). Y! M* W* R( [1 m8 _
=2+n=2,3,4,5,6,7,8……63,64……∞/2
- Q; B9 G8 e1 |( G. U- X% Z再根据奇质数定理3,得Pn+Pn’=2M=2x(2,3,4,5,6,7,8……63,64……∞/2)=4,6,8,10……∞=4+2n或Pn*+Pn*+1=4+2n
. Y) z% L3 q1 X( ^. e u即大于2的偶数都可以表示成两个奇质数之和。
9 Q( G* f5 S) C( p K笔者 蔡正祥
; X1 A; A) [) Q k1 I7 O$ ] 2011-8-67 @4 Y# V3 U/ o# b
通地址:江苏省宜兴市宜城镇环科园丝绸花园51幢306室
/ ~; l7 C, D6 t" K J9 p. y% N邮政编码:214206 电话:0510-87062749 18921346656 15370276856% g8 N+ A; a6 I: H0 J1 Z/ e
籍贯:江苏 宜兴 工作单位:宜兴市张渚镇政府6 {6 t7 D+ K/ M
: |* |0 H9 {' H4 W3 C7 x
- ~! p; k4 F4 `* @) ~ A/ F+ O; d
, j6 y! `" N# m8 A# v( S% K# `4 e
|
zan
|