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哥德**猜想的证明; ^/ M( [1 }; U, r& ], i( N& `
一、质数表示式- P4 t! y& ? A8 z1 P+ s4 J
1、质数表示式的由来 L8 L v5 }1 ~! Q
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.......
5 |$ H9 N0 t. H1 v( J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 z P" s: ?. y$ ]8 E- `& l4 v将p=2n+1改为pn=2n+1+2n".......(1)
8 K x' _, L: {& j# L. `% G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! ?! h5 ]: m9 ?# T7 A2 z Z
以上说明,若两个奇质数(Pn’、Pn)之间的距离为2,即N=1,n"=0
- `2 ?8 s5 m; L. z: {9 {- R; x- {" T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。# `0 `, D3 G, A- C/ o# `* P
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4. @8 h. n" g# o+ X) n* Z
即N=2,n"=1将n=4.7.10代入Pn=2n+3得11.17.23,5 @! V: }& n8 [7 I3 ~
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 Q% A- Q6 F i
由上可以得出,n"与 N的关系,n"=N-1。1 q. b, ~, |, R1 d% C: \( k$ Y) {, p
即(1)式可以改为pn=2n+1+2(N-1)或pn=2n+2N-1......(2)% X( m7 ?# T+ c2 ~1 }( I1 u: r
(2)式为奇质数表示式
0 w) F7 M2 t& _由奇质数定理1(注2)得M=Pn+n’
4 _/ {0 v" M( C) K) T 将(2)式代入上式得M=2n+2N-1+n’ Pn+Pn’=2M=4n+2N-1+2n’+2N-1: g! @5 G J3 D( s3 N9 ^
因pn=2n’+2N-1 则Pn’=4n+2N-1……(3)% f' Q$ |1 ]8 V# H- v
由上得Pn=2n+2N-1......(2) Pn’=4n+2N-1……(3)
9 Q. a- Z: c3 L( H3 J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
0 M7 o9 C0 l1 f4 o2.证明两个质数之间的距离为0、2、4、6、8…∞即整个偶数集。
. u, e! P8 K! t' B2 t5 R3 L( N3 k 假设:两个质数之间距离不包含整个偶数集,如不包含2n"。
# X! k4 j! n, _6 n, h# }' A设2n"=0、2、4、6、8……∞。
% _* | C6 q4 k& S9 H即Pn'-Pn≠2n"……(4)式中2n"=0、2、4、6、8……∞% y; u \( _8 }
根据奇质数的表示式Pn=2n+2N-1……(2) Pn'=4n+2N-1……(3)
9 m$ X! x+ q7 o8 \: N# y F用2n"、 4n"分别代替2n 、4n
1 _! f2 d( i" F2 Y3 FPn'- Pn= 4n"+ 2N-1 -(2n"+2N-1 ) Pn'- Pn=2n"……(4)’
$ c& H& V& s, d3 x 7 g# B; @% b3 w
其结果(4)’式与(4)式相悖,证明(4)式是错误的。
; X7 C3 i( g0 {3 @) G2 O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。
1 w( x1 l7 Y& \; p \即Pn'- Pn=2n…(4)’'式中n=0、1、2、3、……∞( x$ F: c' c, b
例如:2n"=6,2n"+1=7,4n"+1=2×6+1=13,13-7=6 w0 Y5 k/ m7 D+ T, h4 l- x% K" U) t
2n"=40,2n"+3=43,4n"+3=2×40+3=83,83-43=40
5 h- o9 R0 @+ T% f5 K; S$ |) ~; l2n"=80,2n"+3=83,4n"+3=2×80+3=163,163-83=80* Q9 d0 `9 p! d
2n"=100,2n"+27=127,4n"+27=2×100+27=227,227-127=100. B/ N: ?7 n+ o( e F3 y4 r2 n4 t
3、奇质数表示式Pn=2n+2N-1的证明! J+ i* ~9 D% p* {( _; v
直接证明不行,亦可用两个奇质数之和的联合式来证明
! J8 o& q5 C4 e4 O+ B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。
# ]- S- K: [ h5 k在(1)式中设N=2,2n’+2n”=2n,即2n’,2n”为2n的偶数公由数(注1)% l" X3 d: G) |% c; y
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n……(2)
, u* I8 s1 P$ \( w在(2)式中设Pn=3代入(2)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n……(3)2 M9 I8 ~5 Z* i8 t! S3 z0 ^) l
又因两个奇质数之差为偶数,用2n表示,即Pn’=Pn+2n% y- i: d- u- ^; S
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,
; J( L& s, q3 @$ `& p即证明(1)式在N=2,2n=2n’+2n”的条件下从理论上成立/ j( W0 U" ~' _* X. L n
或Pn=2n’+2N-1和Pn’=2n”+2N-1在上述条件下也成立。3 o! }) c& E4 W& A) q
从而证明了奇质数表示式Pn=2n+2N-1从理论上成立。6 S& O0 r3 A$ m4 k5 [
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 , Z) @5 _ R- {& p* S. Y* k
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……. f+ S8 x; h6 S8 }% C$ H3 W; m
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
, o4 l; U& x0 d8 _2 V(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)2 c: b0 D4 T; I+ u9 [. |/ h8 c0 I
二、证明n为自然数集时(2)式Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n成立,
2 U7 }6 X6 b. N: G2 Y3 C% U& }; g8 k1、在(2)式中设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数. R/ B, p o3 y; {2 y
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,代入(2)式,
- K" r& V8 \* Q5 C- ?0 t7 ~4 p2 u' H( W$ ` ^; K
得(Pn+Pn’)/2=2n’+3=2n”+3=3+n……(4)9 F! B+ V% g/ k5 {" i
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n( k+ {( Y2 }) K7 g4 p
同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+3=2n”-1+3=3+n……(4)’
+ C- V! \0 `4 Z* v# a$ T在(4)、(4)’式中设Pn=3得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn=Pn+n……(5)
+ _* Q8 _, g2 Q* |(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn=Pn+n……(5)’$ @1 e0 A1 n' {. C
2,由奇质数定理一、二(注2)得知(Pn+Pn’)/2=M M= Pn+n6 L9 {0 {8 {2 B, g \1 \
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* K# P ?5 l0 S3 k
3、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)& E9 Z5 v! d9 I+ F! f1 d. }+ W
设pn=3代入得M=3+n=3+0,1,2,3,4,
4 T2 e" M3 a* l% [# `8 q8 }5,6,7……=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./ T7 x) v p1 Q/ F
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。. p/ v: ^4 s) u; t/ {" i8 |: E! i
例
7 p% C+ d% [* ]+ \6 z7 Zn 0 1 2 3 4 5 6 60 61; F0 |% U* I m d
2n 0 2 4 6 8 10 12 120 122
; o/ g1 m( _' v( A2n’ 0 0 2 2 4 4 6 60 60
2 T: D7 y6 _5 H0 W, M" G2n’’ 0 2 2 4 4 6 6 60 62
0 W) l, t( o' J2 j7 S' dM(2n’+3或n’+1+3) 3 4 5 6 7 8 9 63 64
6 Q w' ^. Z$ j( d- C4 HPn 3 3 5 5 7 5 7 59 61
% P/ [% M* y0 F6 j% IPn’ 3 5 5 7 7 11 11 67 67+ |' l) R& z) P* [% c+ b" H8 I3 s
Pn+pn’(2M) 6 8 10 12 14 16 18 126 1281 |. f1 y( K- T% a7 N( t
1 R( V/ v* {8 ~4 i# U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。
" u+ p' w6 V6 b又例如,2n=22222222222222222 n=11111111111111111
+ k- f' L+ v# ~/ C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
$ h0 I! D; n6 t则 Pn+Pn’=2n’+1+Pn+2n’’-1+Pn=1111111111111110+1+3+11111111111111112-1+3=22222222222222228
% S6 s2 l" N/ n7 m1 ?(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n’’-1+Pn=Pn+n=3+n=M% R# Y! d; j# @" G
M=11111111111111111+3=11111111111111114
4 @$ E. @) L$ H7 Q根据定理三,因M的左边相邻处找到Pn1 z) h+ S4 W O8 u4 U$ ?2 a
然后通过n=M-Pn 求得 n由 Pn’=M+n 求得 Pn’
4 ?, K4 [3 h- @已知 M的左边相邻处找到Pn=111111111111111111 n=M-Pn=11111111111111114-11111111111111111=3- [- ^ M) _ [! ~
Pn’=11111111111111114+3=11111111111111117
* c# y U2 C8 i% |8 }& H X! aPn’+Pn=111111111111111111+11111111111111117=22222222222222228
- I1 j$ V+ m* u" _) S+ [- h/ g# H3 t* _" e
=2M=11111111111111114X2=222222222222222283 o/ L& k1 z6 ^& @
三,也可以这样证明' q8 K; X/ h" h" M
1, 在Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1)式中 : N8 i0 H) J" y0 X0 V7 m! l% \3 a
设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数
( c# v4 z: S: X7 {) k; J若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,' O' Z6 ?- `+ o) L' D
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
) x9 R4 b- w" o) M代入(1)式 得(Pn+Pn’)/2=2n’+2N-1=2n”+2N-1. K7 I( ?# b( r) Q$ a. z
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+2N-1=2n”-1+2N-1
1 M1 ^. N+ v" ^( e- W* t8 H或(Pn+Pn+2n)/2=n+2N-1=n+2N-1
( B3 V6 f) c% J0 a& vPn+n=n+2N-1=n+2N-1 得Pn=2N-16 U- {" x4 }8 V9 d7 Y, [
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn
, s8 _8 L& d1 I2 J/ F8 S/ C或Pn+Pn+2n=2n’+Pn+2n”+Pn(恒等式)8 Y+ P, t# A1 _# Q3 [
由上证得 Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1) 在理论上成立- ^' G: W/ d7 @& a/ M
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& ]& w1 s9 `; b* T0 x6 W4 Z0 X4 E
设pn=3代入得3+n=3+0,1,2,3,4,
) s/ S, I: K; F7 u5,6,7……=3,4,5,6,7,8,9,10……63,64……3+(∞-a)/2,4+(∞-a)/2)[a>2(Pn+1)]
- W( L! c* m3 a代入上式 Pn+Pn’=Pn+Pn+2n=(Pn+n)x2=(3+n)x2=(3,4,5,6……)x2=6,8,10……=6+2n( w2 p y" }6 @! P" {% b
或Pn*+Pn*+1=6+2n" j% `# X. n% R+ H P
2, 因两个奇质数之间的距离为偶数 用2n表示/ y0 R4 v+ w; K5 W m3 `
即 Pn’=Pn+2n 得Pn’+Pn=Pn+Pn+2n……(1) ! \7 F3 y g8 A! v4 ?
在(1)式中 设 2n’+2n’’=2n 即 2n’ 2n’’为2n的偶数公由数
3 U/ z9 k4 F) v, x! K: z代入(1)式得 Pn’+Pn=Pn+2n’+Pn+2n’’……(2)
& J% C& X2 D0 c( `" I, U设2n’ 2n’’为2n的最后一对偶数公由数 - ]( v2 G0 [& B# f3 ^
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n
0 d! ~( P3 r5 g& e- p5 n: S得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn
! W* K3 G8 q1 o* |, [( I7 w! g6 f若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
' ~7 d, I* T o- l% j同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn1 p# s/ u2 x+ T: L6 X' d. f
即 (Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+1+Pn……(3)4 T6 }# l, o# m) F! M! M6 ^2 ~
n为偶数2n=0,4,8,12……8 n, {4 Z% z B8 `
2n的最后一对偶数公由数为0、0,2、2,4、4,6、6……
V- r5 K. c$ s5 N; e' ^3 z6 w7 Y2n’=0,2,4,6……偶数集
c# ?$ G: X! U2 i: L8 P Ln为奇数 2n=2,6,10,14……
) Y+ }9 q" L& S# m% S5 o2n的最后一对偶数公由数为 0、2,2、4,4、6,6、8……" F/ w# Y* o6 Z Z K! T' A
2n’+1=1,3,5,7……奇数集
, \9 m1 G' ?' r7 ] p; P0 [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
; g! e7 Y8 X! h2 G$ h% t- @' EPn’+Pn=2Pn+0,2,4,6,8……偶数集 . b* m' _4 R" |+ W7 z: M
设 Pn=2 或 Pn=3
) G- t% O! ^) | J1 P. ^ 代入上式得 Pn’+Pn=4+2n或Pn’+Pn=6+2n
/ q; Z7 T4 B8 z8 D四,奇质数定理三的证明" V l8 ]! B- F8 {5 J# |
(1) 已知M=3,4,5……大于2的自然数集n’=0,1,2,3……自然数集- ^/ |. m: R, J$ r5 }: E4 ]2 G, i
又已知Pn’-2n=Pn Pn’-0,2,4,6……=Pn6 z% G, U$ e E0 B$ q& s2 g
Pn’-0,1,2,3……=Pn+0,1,2,3……=M
* y( U# N8 ~! tPn=M-0,1,2,3…… Pn’=M+0,1,2,3……
% a1 o* j4 j: Q" M0 B0 S! i( S5 X或 Pn=M-n’ Pn’=M+n’
4 a! s! T9 }: f5 ~5 _; P由此证明了 Pn=M-n’ Pn’=M+n’或Pn+Pn’=2M 成立
0 ]8 H3 F w1 X% `) S: o6 O( K(2) 实例说明 Pn=M-n’ 即Pn=3,4,5,6,7,8,9,10……-0,1,2,3,4,5……
! f- a' J3 K1 i8 {( O Pn’=M+n’ Pn’=3,4,5,6,7,8,9,10……+0,1,2,3,4,5……' K* j% u+ v: G% j; U3 }$ Z- W8 _
得 Pn=3-0=3 Pn’=3+0=3 M=3 2M(Pn+Pn’)=6
; j, b3 s l0 Q3 H. Q; l" ?- m: p =4-1=3 =4+1=5 =4 =8) b. G0 R- l/ X {
=5-2=3 =5+2=7 =5 =10; i. f0 G0 h" ]( J: N w; Z& f
=6-1=5 =6+1=7 =6 =12% N4 B2 x+ V2 C9 }! n
=7-0=7 =7+0=7 =7 =14
* O8 G- \% W6 l S% O1 | =8-3=5 =8+3=11 =8 =16; U% ?. b5 z$ ]8 G
=9-4=5 =9+4=12 =9 =18
4 Z0 G) X1 v h* _* m% Z =10-3=7 =10+3=13 =10 =20
4 p1 G7 C( z% T( K* Z =11-6=5 =11+6=17 =11 =22# x$ e/ ^1 }/ R6 y/ X
=12-5=7 =12+5=17 =12 =24
- G& Y( r: e) I/ tPn+Pn’ =3,4,5……-0,1,2,3……+3,4,5……+0,1,2,3……
2 g, i, X& h/ Z4 y =3,4,5……+3,4,5……=2x3,4,5……=2M=6,8,12……=6+2n9 p( C# `8 ~/ g2 A! s0 X+ H
(3)已知M-n’=Pn M+n’=Pn’ h3 w* t" {& r3 S, b8 o6 G3 e
或 M-0,1,2,3……=Pn M+0,1,2,3……=Pn’
7 @6 e% @; Z1 x+ r% x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
( ?6 n l; w/ `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)
1 | F- C3 P4 T$ M, ^由此 从从实例上、理论上证明了奇质数定理三的成立。
o$ Z% {6 ]; o" Z4 H$ \五、质数表示式的证明
7 [* f0 c) a& s# {* g. p& N8 [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 ; G$ h0 c# z8 f% F
在(2)式中2n’+3 2n”+3必须为奇质数,即Pn=2n’+3 Pn’=2n’’+3
# G# |1 D" M) H( K* k7 L0 r R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+3+ ?% T" z% j% N: y2 K+ J& m- B
=0+3+2+3=3+5. W; Q; I- F: y% s2 ~3 F/ S/ D
=0+3+4+3=3+78 A4 @ [% j) o, j/ c& x
=0+3+8+3=3+11
: E; a% R+ _2 i+ J0 Y =0+3+10+3=3+13
- N# ~5 s( k" g7 h# k+ u6 Q =0+3+14+3=3+17
6 s4 u- O/ j. g3 h# x =0+3+16+3=3+196 J+ [' ~( W. b+ k d* F6 U
=0+3+20+3=3+23
# {2 |) Z2 M3 O$ N! `( O0 \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
0 v. E: z. O# z7 H. q* o即6+3=9 12+3=15 18+3=21 22+3=25 ; B- w- b. Y# k/ ~* C
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: h* H- E% D+ M+ ?2 M4 H% h% N) L
Pn +Pn’=2+3+4+3=5+77 M) }' f: P, ~" q F$ L
=2+3+10+3=5+13
4 [' j- s4 N1 M0 h =2+3+16+3=5+19% E2 J U( y. G: [4 E9 U
=2+3+20+3=5+23
. S% L) j6 E! i7 ~! s- @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$ ^1 G, Q9 U, F0 K) e* v. a7 d
=4+3+28+3=7+31& q! y* U2 A" g
=4+3+44+3=7+47# q- F% s4 z$ W# m4 ]
=4+3+50+3=7+53
$ W- }; G) R, m# Q4 W& T' p又如n=46,61,2n=92,122它们的偶数公由数如下; u3 o7 p9 y/ P# r( A0 @* ^7 H
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)
3 ^8 `7 ?$ u( T9 K7 \1 t0,122.2,120. 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)
1 ~1 s- G/ c8 _它们的偶数公由数分别为24,31对。
9 C7 h) D$ k% Y7 {* D2 D0 `4 `8 u2n=92的有第 9,15,18对能用 即 Pn+Pm’=16+3+76+3=19+79
9 q) C: V9 J" m/ t =28+3+64+3=31+67
( D3 Y+ a: F# {5 k = 34+3+58+3=37+61- T2 {+ P4 T5 }/ F: }& M
2n=122由第9,15,30对能用即Pn+Pn’=16+3+106+3=19+109
7 A |3 C Q" h6 ~: V: o =28+3+94+3=31+97* P( v0 Q; g) C6 L# }+ E
=58+3+64+3=61+67/ ]$ H. F; d. }" x4 W
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
0 e; H* C1 x2 S, ?2n的最后一对偶数公由数 使(2)式变为(Pn+Pn’)/2=M=2n’+3=2n’’+3……(4)2 L% s: e% [8 T/ D
=2n’+1+3=2n’’-1+31 Y& M- Y7 r5 \8 n1 S6 J
=n+3
2 \3 V6 i3 z& s$ J5 p =3,4,5……
; Q3 \5 v3 j; Y$ I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. I: r2 b/ |$ `0 Q
2,质数表示式的证明; ?5 ]6 c1 n- d. ~: l
(1)已知Pn=2n’+3
) z. x+ G3 b! S: y$ u' p9 i Pn’=2n+6-(2n’+3)
6 K$ I5 K/ Y }9 V/ \+ g* Z Pn’=2n-2n’+3
6 {9 N' F2 i/ F: m5 o0 Q4 y又已知 Pn’=2n’+3+2n’’’1 C( O7 O; P# ~3 ^; P
2n-2n’+3=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’& X$ X$ r% d8 g9 |( e
Pn=2n’+3 ……(1)7 {+ ~5 V, L x' ]: x
Pn’=2n-2n’+3……(2)
: |1 o# s$ R/ ?7 {8 o+ r8 ~; w2n=4n’+2n’’’ ……(3): s0 ]1 @5 K8 d' z$ G3 i
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# `3 B/ D2 G x( W' s+ W
2n=0 2n’=0 Pn=0+3=3 Pn’=0-0+3=3 2n=0+0=0 2n’’’=0$ _5 p( X2 U( F/ s4 j A$ C9 k8 j
=2 =0 =0+3=3 =2-0+3=5 =0+2=2 =1" c" P- {' z* [' P4 E3 o- b
=4 =0 =0+3=3 =4-0+3=7 =0+4=4 =2
6 G5 e" B& j& M& |! w& S- q3 H =6 =2 =2+3=5 =6-2+3=7 =4+2=6 =1
7 I$ W8 E) k% C! p' C8 t7 N =8 =0 = 0+3=3 =8-0+3-11 =0+8=8 =4
; x% F6 k8 I5 H% I6 P' e0 r* M+ f =10 =0 =0+3=3 =10-0+3=13 =0+10=10 =5. ?( G! x$ j9 o5 I
=112 =16 =16+3=19 =112-16+3=109 =32+90=112 =45
7 @/ z2 y. ~( i* d* X6 _(2)方程组
. R1 J$ T4 |0 U" R. N: APn=2n’+3 ……(1)
9 Y6 f* l2 ~* I3 U( F% Y2 SPn’=2n-2n’+3……(2)6 }8 E2 v0 x" b- Q) Y
2n=4n’+2n’’’ ……(3)
3 V1 E& ^" C% m$ F, B) D9 l① 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. ]$ S, A& o+ V% R X2 S
2n’+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
5 O& U) N% H& F8 ^* K4 L7 S& V! T+ D②解方程的步骤 5 ` W0 E! A/ Q, Y! G: q
设2n=0,2,4,6……偶数集 根据2n的偶数公由数2n’ 2n’’ (2n=2n’+2n’’)5 H9 {5 L: Y# S: l8 W3 E, _
确定2n’ 求Pn=2n’+3 Pn’=2n-2n’+3 根据2n=4n’+2n’’’求2n’’’=2n-4n’2 P2 l2 X. Y7 B
③证明方程组成立
8 J3 p# o% \- E5 D* ^3 G ]即证明Pn=2n’+3 Pn'=2n’'+3
7 _& A n3 u. @- V+ Y1 i5 ^ ?已知 Pn+Pn’=2n’+3+2n’’+3=6+2n: [1 ^6 L. H) \7 |
又已知Pn’=2n-2n’+3 2n=2n’+2n’’ 2n''=2n-2n',得2n-2n’+3=2n’'+3
- Q$ v) ~4 m1 D7 c. W: S* P
% o2 V h( p7 a: |1 O2n=4n’+2n’’’=2n’+2n’+2n’’’ 2n=2n’+2n’+2n’’’
! d9 S; m' t4 o( z3 {得 2n’’=2n’+2n’’’ Pn’=2n’’+3=2n’+2n’’’+3=2n’+3+2n’’’=Pn+2n’’’=Pn+0,2,4,6……4 }, R9 `- {$ V: T9 Q3 B
Pn=2n’+3
" U1 m' u: i% U0 v: Y/ L( xPn’=2n’+3+2n’’’6 \. @2 m, U$ |% e9 j2 i4 ]: Z
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 X9 \" f0 r! C% E- v# ^即Pn=2n’+3成立
; h5 k6 y% r- gPn’=2n’+3+2n’’’
. @1 S# {6 A3 h =Pn+2n’’’
2 a+ x1 C3 T+ K, Y( v! B, p =Pn+0,2,4,6……
2 X1 }/ T, n f% S( U3 T已知Pn到Pn’的距离为0,2,4,6……$ E9 a+ I) g4 b! i
则Pn’=2n’+3+2n’’’也成立$ d6 G6 e* S' w
即Pn’=2n’’+3 也成立: z' T5 W+ d' h# z& b/ x$ r
六,奇质数定理和公由数理论是证明猜想唯一的新方法2 t! B- b+ @1 W+ V9 l% c
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
) `/ O# L* s+ N- j(2),由于是奇数,它们之间的差为偶数 即Pn’-Pn=2n$ ?, j0 G) @2 `* V
(3),它们的分布是不规则的% g& j- Y5 b# y9 N- p
由上述三个特征得到三个定理(见注2)
: z3 F& o$ ]1 C, Z) F即奇质数之间的共同规律
7 g+ @# L; C& a: J; a2,以上证明涉及到五个问题( |8 t! |9 u. y# j% y
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
4 ` c0 K V# N* C& A+ t" h 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
3 Z* M6 {' Y |+ }0 g③ 由最后一对公由数求得(Pn’+Pn)/2=Pn+n=M 的方法也是正确的# y) a) n& K5 o/ l# w% Q( i
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/ l% B a( z, @& n2 O. C1 ~
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。
, t% k* r0 S z4 g1 h+ O3,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。% o- M4 E+ {0 I. _: y' ^7 S8 W( H
鄙人城请数学界能把公由数新理论写进教材。* A, Z5 H% [8 F* ]" R
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5 W/ w! h( B1 v
因为因素与理由意思相近或相似" q7 X1 w9 x9 W1 H
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。
3 _: l! A4 J4 E3 v! m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6 p0 r* N1 ^% J$ |
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
) o& r4 O( X* d0 ?" u这里讨论的公和数和公由数是指偶数集(包括0)( m1 N1 T5 @: f7 j7 {% R( L
又如,6的公由数为0,6 1,5 2,4 3,33 m9 x% c) }2 t/ V
0和6,1和5,2和4,3和3的公和数为6) G' C: H: [- A" i
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( g; s' H7 }, k* @
任何偶数(包括0)都有一对以上的偶数公由数8 m/ O. w. `/ n
设2n’ 2n’’ 为2n的偶数公由数 则 2n=2n’+2n’’ 或 2n’=2n-2n’’ 2n’’=2n-2n’* w5 Q' l- [( C
2n的偶数公由数可用 2n’=0+2n’ 2n’’=2n-2n’ 来表示, z8 z' Q& @) l" c& z
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)。9 e* ?" u h7 A3 M& e7 x9 T; }' ?
下面来证明定理一:
! W0 }4 g9 |- I- c3 `9 B+ U' A1 D已知:Pn’-Pn=2n’ 因两个奇质数之间的距离为偶数,可用2n’表示。
0 M6 [) g4 i5 k6 w# V( {则Pn’=Pn+2n’ 将Pn+2n’=Pn’代入上式得(Pn+Pn+2n’)/2-Pn=Pn+2n’-(Pn+Pn+2n’)/2. X, Y. x H6 J
Pn+n’-Pn=Pn+2n’-Pn-n’ n’=n’ 定理一成立$ c; V# N0 M/ v" K j
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)% N5 F1 `( `; r+ Z/ F% E0 e. Y
由上得:Pn+n’=Pn’-n’=M 即M=Pn+n’ 2M=Pn+n’+Pn’-n’=Pn+Pn’) l( x/ z" R0 b9 B* P1 ^! y
M=(Pn+Pn’)/2 即M为Pn.Pn’之间的正中间数。9 K% Y" V# C' k3 L
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’)
$ y( ?; L5 v- J) H: j5 F1 q则Pn’.Pn之间一定存在一个正中间数M。则M-Pn=Pn’-M=n’.: n0 |8 i1 n [& F
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)
3 J$ F& ]' \7 H8 s" \得Pn’+Pn=2M. M=Pn+n’! ]' m* V7 G3 N3 z. l2 U; ?
例
9 s- K: K$ o0 U9 ]( v( Z) f. x. ~pn 3 3 5 5 59 619 Y7 {4 a7 Q- x, S6 |; B
; ^2 K8 ]' ~- L
Pn’ 3 5 5 7 67 674 L6 C# i2 j3 }
2n’ 0 2 0 2 8 6
7 p4 M# Q' F% W6 E8 ~n’ 0 1 0 1 4 3. W) r( n& x* x* T X7 x4 u
M(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64
0 U2 Y2 ?( Y* q x' S2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128 j1 P* a1 ? Z" Y2 V, e
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)0 [, v% ~/ y. {
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’( y! U4 W. O. F) A# v
Pn’=M+n’ 得 pn+pn’=2M
4 q8 X$ _% E5 h. M) P# iM(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64
( e! k, Y4 ?+ A; U- a2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128( n1 r" _9 k x# V7 j2 _- L
2n’ 0 2 0 2 8 6
. Y: \6 {8 {" m9 an’ 0 1 0 1 4 3' i" t0 @9 [) O+ n5 Y
Pn 3 3 5 5 59 61: m0 r/ R1 _% X3 H5 K8 C( n& B
Pn’ 3 5 5 7 67 67
9 G, R) z1 [+ ?# X, p
; T* c# Q# D- L& `% U注3:在(3)*式 Pn*+Pn*+1=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n式中 . Y* k& S* H2 A
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)’
, V* F' D/ t6 X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)2 t, q9 J, z# B, j2 K5 |2 A: u) F" B
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+ \5 G! f5 c R7 p" S2 Z8 c7 J% q2 a7 o
3+3=1+2+1+2=4+2
* b# S0 t, H7 x/ u3 I9 f8 i4 Z& C 3+5=1+2+3+2=4+4: U+ C( o) u: R" ?
5+5=3+2+3+2=4+6
' p; O8 n! S9 [# s0 O9 |# B5+7=3+2+5+2=4+8
/ E5 L5 ]$ ^9 `, w1 @- g: Q7+7=5+2+5+2=4+10, C% @+ G |' D- R
59+67=57+2+65+2=4+122
) z0 t3 L; S9 v7 D' G- ]6 l61+67=59+2+65+2=4+124
- K9 G4 c( |) @* n3 K…………………………
. M5 A& E. N7 P( h/ O$ S在(2)’式中,设 2n’ 2n’’为2n的最后一对奇数公由数6 d" ^5 ] I6 a2 i& P& g2 \ i. K
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。
. Z$ l+ c2 X5 _$ L" Z# } P& m1、1,1、3,3、3,3、5,5、5……61、61,61、63,……∞/2、∞/2。
! |& H4 b2 P& ~, c若n为奇数时 2n’=2n’’=n
# C7 g% X( [; l0 x1 I. T+ z1 ?5 L& _9 o; y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
3 D7 m" z2 A9 h4 T! p) o2 ]& AM=2+(0,1,1+1,3,3+1,5,5+1……61,61+1……∞/2)
3 y* J1 k4 l' c! Y* Z. T: a | =2+(0,1,2,3,4,5,6……61,62……∞/2) j. E7 x" X, [
=2+n=2,3,4,5,6,7,8……63,64……∞/2
6 K9 [; {+ y' }5 A8 Z4 `+ h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$ b& R1 p7 r L% p
即大于2的偶数都可以表示成两个奇质数之和。
5 {+ M2 c6 @ d" m笔者 蔡正祥
" Z) x, m K2 r5 X" e, { 2011-8-6$ h! q. `& v! K6 X
通地址:江苏省宜兴市宜城镇环科园丝绸花园51幢306室
) U: i- O: y0 k; u {: Z邮政编码:214206 电话:0510-87062749 18921346656 15370276856
2 I: t# x0 D. a. u" [8 A籍贯:江苏 宜兴 工作单位:宜兴市张渚镇政府
; x% O3 b- a: Q1 m1 ~/ u! W4 V: A, c2 ^) m6 a: W) B/ W0 D9 x
* G) B; f* `( B5 Q+ ?; g5 K! A
7 x( g6 I+ R& w |
zan
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