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哥德**猜想的证明9 t8 P: s& p& t- {; K
一、质数表示式
: @6 C5 h& }3 |9 Y# o1、质数表示式的由来) U% b4 H2 b) v4 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.......( }/ c; p2 e; z4 m
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。
" V r% _9 T5 C6 _* |: W3 I将p=2n+1改为pn=2n+1+2n".......(1)3 W9 w' _4 a2 k! 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
; \: ] s# X+ q: w6 \! a以上说明,若两个奇质数(Pn’、Pn)之间的距离为2,即N=1,n"=0
) e5 z5 W8 |, S1 `5 V' V1 B& q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。
% j' P4 r* x8 c. C! Q3 ^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
& V$ S1 C& j( O- V9 W即N=2,n"=1将n=4.7.10代入Pn=2n+3得11.17.23,
" ?: b; Q6 J2 B+ D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。1 K! n% E7 z0 `9 A
由上可以得出,n"与 N的关系,n"=N-1。
0 B! g/ B, q- H7 W0 p, W即(1)式可以改为pn=2n+1+2(N-1)或pn=2n+2N-1......(2)
2 o: j5 T( ~; M& B(2)式为奇质数表示式
1 @* ], ^$ h0 r由奇质数定理1(注2)得M=Pn+n’
/ D1 q, ?9 T* t5 ?, L# ~ 将(2)式代入上式得M=2n+2N-1+n’ Pn+Pn’=2M=4n+2N-1+2n’+2N-1# M, h0 O4 @: d! {
因pn=2n’+2N-1 则Pn’=4n+2N-1……(3)
: Q: X, D" c% h9 j由上得Pn=2n+2N-1......(2) Pn’=4n+2N-1……(3)
X5 D8 y5 f) V; m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, \2 P' ~7 z. I$ c
2.证明两个质数之间的距离为0、2、4、6、8…∞即整个偶数集。
/ r0 s' M6 B1 |, o1 ` 假设:两个质数之间距离不包含整个偶数集,如不包含2n"。" J$ x7 m% Y) f. k
设2n"=0、2、4、6、8……∞。
& d5 I( [2 y' U即Pn'-Pn≠2n"……(4)式中2n"=0、2、4、6、8……∞
i+ T* v3 }, Y4 w3 W4 n根据奇质数的表示式Pn=2n+2N-1……(2) Pn'=4n+2N-1……(3)
/ b7 O. {1 S$ D& {# C用2n"、 4n"分别代替2n 、4n ! j* B8 I. t! n j
Pn'- Pn= 4n"+ 2N-1 -(2n"+2N-1 ) Pn'- Pn=2n"……(4)’1 Z I; R8 c. e
3 w1 Z8 G n* h3 m$ W1 X
其结果(4)’式与(4)式相悖,证明(4)式是错误的。" d* U5 J, f) g3 V& P$ R
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。
# S0 R' c9 ^9 R& w; q即Pn'- Pn=2n…(4)’'式中n=0、1、2、3、……∞
1 N6 g2 V7 u! m& w- } w& s* B例如:2n"=6,2n"+1=7,4n"+1=2×6+1=13,13-7=63 \- W7 d# p& O2 x. r1 H
2n"=40,2n"+3=43,4n"+3=2×40+3=83,83-43=402 I* k0 I* y4 {8 U
2n"=80,2n"+3=83,4n"+3=2×80+3=163,163-83=80( `4 f4 m) s0 P+ K/ P* D
2n"=100,2n"+27=127,4n"+27=2×100+27=227,227-127=100) h- ~" A9 J7 b# o
3、奇质数表示式Pn=2n+2N-1的证明
& _: b( D( |3 ?! z! o, b直接证明不行,亦可用两个奇质数之和的联合式来证明
! B7 w0 n' ^- N; d- 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。! `$ @$ a7 u( f r- t1 V
在(1)式中设N=2,2n’+2n”=2n,即2n’,2n”为2n的偶数公由数(注1)
* }; S' s/ w8 S" j. E( q2 e) v# I# G代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n……(2)7 _" r* ~; n5 T: r5 |" L6 C: Z
在(2)式中设Pn=3代入(2)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n……(3)5 T2 y; f% D- [/ u& A# d
又因两个奇质数之差为偶数,用2n表示,即Pn’=Pn+2n
$ H' [+ J, |3 M6 j- S2 @' f( I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,, }4 k5 g) @: p1 P$ i. N7 B9 h
即证明(1)式在N=2,2n=2n’+2n”的条件下从理论上成立& C9 R; P* @5 x8 o
或Pn=2n’+2N-1和Pn’=2n”+2N-1在上述条件下也成立。
; s; q$ g g5 y R从而证明了奇质数表示式Pn=2n+2N-1从理论上成立。
( q% a( j) @* |: K; u" z; ?7 x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% P. G3 V0 z; R& ^' ^6 `
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……( h9 c* O9 r [# \
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
1 ]7 y0 ^9 B( U! A7 j(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). k* Q" t, y' k' @
二、证明n为自然数集时(2)式Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n成立, Q( _- L2 s1 \% A: k. U. v& Z
1、在(2)式中设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数! [2 ]. c8 h6 j
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,代入(2)式,
9 n/ V m- e# `1 X. H; }6 P2 N
6 h( {) Z3 Q9 t7 }得(Pn+Pn’)/2=2n’+3=2n”+3=3+n……(4)$ Y7 n0 o5 K5 T" A1 N8 i2 ^; ~
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
7 i* l/ [9 s; C1 L! i3 d同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+3=2n”-1+3=3+n……(4)’* Z& Z1 w8 V6 ?
在(4)、(4)’式中设Pn=3得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn=Pn+n……(5)1 S3 k$ A3 Y# ?# v: l
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn=Pn+n……(5)’2 T' u) a# [9 @+ a; G/ P) C
2,由奇质数定理一、二(注2)得知(Pn+Pn’)/2=M M= Pn+n
# ^7 n5 Y# M4 A. i3 z1 T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, P2 r3 c. e& S# H3 `- D0 V
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): c) I% b1 D# H9 T
设pn=3代入得M=3+n=3+0,1,2,3,4,( w& x4 s& \3 }% J% `1 y% M
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.; U/ p5 \/ t; e u
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。3 n9 C2 N$ `7 \7 X- k( W
例 0 `7 q5 O. o1 {$ o% m+ x: D
n 0 1 2 3 4 5 6 60 61 W2 `- q) m3 f$ w6 \: x
2n 0 2 4 6 8 10 12 120 122
* g3 E) Q, Y0 I7 ~2n’ 0 0 2 2 4 4 6 60 60. w, F+ ]: D0 S( w7 h# W
2n’’ 0 2 2 4 4 6 6 60 62
4 n. t' i0 m9 h9 ZM(2n’+3或n’+1+3) 3 4 5 6 7 8 9 63 649 z$ f1 J' Z# y0 }" @9 s3 }
Pn 3 3 5 5 7 5 7 59 615 D7 y) F+ o$ H0 @$ L) w9 z
Pn’ 3 5 5 7 7 11 11 67 678 M0 Z# t( i4 w
Pn+pn’(2M) 6 8 10 12 14 16 18 126 128- N$ M0 H8 E: n2 l6 n
5 R/ L* e J3 w6 }* e( P# \
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。& m! n( W+ S2 d' \1 h
又例如,2n=22222222222222222 n=111111111111111117 [$ n- @6 e8 u2 L
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 / @( @2 U- G, I7 N' V, @. K2 A
则 Pn+Pn’=2n’+1+Pn+2n’’-1+Pn=1111111111111110+1+3+11111111111111112-1+3=222222222222222283 d0 s1 k, B' C
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n’’-1+Pn=Pn+n=3+n=M# T. X* p, i' f1 Q% H
M=11111111111111111+3=111111111111111149 ~: o- Z5 L! e
根据定理三,因M的左边相邻处找到Pn1 b2 N9 v5 l5 l: \& ]# X- F8 e
然后通过n=M-Pn 求得 n由 Pn’=M+n 求得 Pn’9 O Z. ^0 J: ]8 o; l
已知 M的左边相邻处找到Pn=111111111111111111 n=M-Pn=11111111111111114-11111111111111111=3
}3 i" a6 {' Q1 J, ~Pn’=11111111111111114+3=11111111111111117/ |: r3 C6 Y: q# W" H: Q% l
Pn’+Pn=111111111111111111+11111111111111117=22222222222222228
9 S/ D. `5 u W" K' \- G) n7 F! `! |+ U: ?/ b
=2M=11111111111111114X2=22222222222222228
+ I- m1 F1 _/ Q) l x0 A( j% ]三,也可以这样证明) P+ n! n0 I% V# N8 u" d
1, 在Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1)式中
$ w) I7 L {& h7 {- K- j设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数1 }' @" l3 Y7 G0 J" J
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,1 @5 d+ c% y/ ~1 u" Q1 e) o, P
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n % o$ A5 \" a( m" i
代入(1)式 得(Pn+Pn’)/2=2n’+2N-1=2n”+2N-19 N5 N' ^6 F' p
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+2N-1=2n”-1+2N-1
( ]9 R& Z# N4 c, }或(Pn+Pn+2n)/2=n+2N-1=n+2N-1 / n! h( B. _7 N$ `7 e# m9 @
Pn+n=n+2N-1=n+2N-1 得Pn=2N-12 U2 a3 Y+ w/ F7 n# R
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn
) n, X; ^ }+ v或Pn+Pn+2n=2n’+Pn+2n”+Pn(恒等式)
. B3 G' j g: p7 f+ @, O由上证得 Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1) 在理论上成立* ^& r; {$ J$ y' |4 g
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: p5 z/ O) U, M
设pn=3代入得3+n=3+0,1,2,3,4, O$ I, S2 s* Q4 u* t4 X8 G
5,6,7……=3,4,5,6,7,8,9,10……63,64……3+(∞-a)/2,4+(∞-a)/2)[a>2(Pn+1)]
) K6 n2 U8 q- P8 u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% u. U& a/ U2 E* N4 e% \% D. E1 F
或Pn*+Pn*+1=6+2n/ S! S( J; B5 g5 T3 l
2, 因两个奇质数之间的距离为偶数 用2n表示- q9 D8 |1 ^5 o e+ @$ n
即 Pn’=Pn+2n 得Pn’+Pn=Pn+Pn+2n……(1)
% E# o6 E2 J/ p! B% p" ?$ m; w在(1)式中 设 2n’+2n’’=2n 即 2n’ 2n’’为2n的偶数公由数
" n0 J Q0 J" A/ D' W代入(1)式得 Pn’+Pn=Pn+2n’+Pn+2n’’……(2)
( ~2 v4 A: C7 G/ G5 Z设2n’ 2n’’为2n的最后一对偶数公由数 3 O& T, v* r, t4 @: h* A
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n
2 F& C: ^3 P P得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn
* z% y) a5 X- z& i. J若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
) v- u" b, v$ q& S3 T同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn" B2 J6 X3 l! R& R8 l* l4 k L! x8 [
即 (Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+1+Pn……(3)
4 H! V$ o8 @( j+ nn为偶数2n=0,4,8,12……
( \ A" T5 Q5 J% \. z2n的最后一对偶数公由数为0、0,2、2,4、4,6、6……, A5 k. o/ t( A
2n’=0,2,4,6……偶数集9 g* ?2 V( K2 e
n为奇数 2n=2,6,10,14……
6 I& W: p N8 n( b2n的最后一对偶数公由数为 0、2,2、4,4、6,6、8……! m6 [$ G$ n7 U
2n’+1=1,3,5,7……奇数集
0 X- L2 N7 L, [: j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2 K' g7 U& t5 u$ ~2 ~% y
Pn’+Pn=2Pn+0,2,4,6,8……偶数集
o0 `% \( C5 X2 _. X" y- ~设 Pn=2 或 Pn=39 B% S- M6 l: l- W2 B& W) H3 v
代入上式得 Pn’+Pn=4+2n或Pn’+Pn=6+2n! ~8 x: ]6 n0 g7 C& x0 d
四,奇质数定理三的证明
% \" k' E! G) y) B. Q(1) 已知M=3,4,5……大于2的自然数集n’=0,1,2,3……自然数集; N Y' b" ]4 K4 g# K# ?
又已知Pn’-2n=Pn Pn’-0,2,4,6……=Pn7 ?. b+ @+ z. [" B
Pn’-0,1,2,3……=Pn+0,1,2,3……=M
/ s% O" }/ u3 D/ L" i0 APn=M-0,1,2,3…… Pn’=M+0,1,2,3……# D1 Y' m$ h* _6 w# }# g
或 Pn=M-n’ Pn’=M+n’
) m* ^# e% k6 R" q5 x, j; |由此证明了 Pn=M-n’ Pn’=M+n’或Pn+Pn’=2M 成立
|' N# C- N: q; ~2 Z' i3 u9 x(2) 实例说明 Pn=M-n’ 即Pn=3,4,5,6,7,8,9,10……-0,1,2,3,4,5……, G; ? d c! I9 p
Pn’=M+n’ Pn’=3,4,5,6,7,8,9,10……+0,1,2,3,4,5……
1 f+ L# w, R. c, s. N得 Pn=3-0=3 Pn’=3+0=3 M=3 2M(Pn+Pn’)=6 X$ d% u4 A' e
=4-1=3 =4+1=5 =4 =8
P, L$ J8 O; E8 t- d, C =5-2=3 =5+2=7 =5 =10# S, d" z- N: \, ~0 V! V% O
=6-1=5 =6+1=7 =6 =12# b* \: c" C* _+ W9 v- x& u
=7-0=7 =7+0=7 =7 =14" R) I3 f' C. Z1 |$ v% P$ w& c
=8-3=5 =8+3=11 =8 =16
[. R+ Q! o: g* I V' {* l =9-4=5 =9+4=12 =9 =18
5 Q2 T' l8 ~% s/ ` =10-3=7 =10+3=13 =10 =20
& b* s; O) i b- a& C, k' N3 @/ } =11-6=5 =11+6=17 =11 =22
* r: n7 a1 E4 Q: j# @$ T! n =12-5=7 =12+5=17 =12 =24
% f2 K$ @( u$ U+ Y& {0 o& b0 [- OPn+Pn’ =3,4,5……-0,1,2,3……+3,4,5……+0,1,2,3……
$ s5 E' X! I- Q$ Z9 Q- p; }" O! @3 O =3,4,5……+3,4,5……=2x3,4,5……=2M=6,8,12……=6+2n
# u+ }# [- s. z: l2 L$ c6 T(3)已知M-n’=Pn M+n’=Pn’ q7 b9 t0 I. i( n4 R' ^
或 M-0,1,2,3……=Pn M+0,1,2,3……=Pn’
2 K4 \ u# j- Y5 a2 r5 ~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
c" Z+ Z2 [5 V1 f! `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)5 K3 o7 H- L. N# f" D& I: h
由此 从从实例上、理论上证明了奇质数定理三的成立。
- V6 T, V" Z+ s- e3 k五、质数表示式的证明$ X. @; s% e, [3 C4 ^( r2 ]
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
2 N/ s- C# f) l在(2)式中2n’+3 2n”+3必须为奇质数,即Pn=2n’+3 Pn’=2n’’+3& ^7 O5 p; P1 ~# L* {% x! P
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, l( o( Z1 z0 x4 W+ J+ L( Y# S0 Z
=0+3+2+3=3+5
4 M" Q# y; L+ g9 e8 R. | =0+3+4+3=3+7+ a5 {2 ` H- ^
=0+3+8+3=3+11
9 |% J4 U# s$ s =0+3+10+3=3+137 z1 N2 d' D! j7 R7 L
=0+3+14+3=3+17
& G8 r6 F/ y# n. I5 r6 C7 @ D =0+3+16+3=3+19
: e. u+ |# [0 S6 a5 {8 q$ J! v' ? =0+3+20+3=3+233 w( X. A' a9 \( E8 a# S
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
) q) a6 V$ L8 z3 a即6+3=9 12+3=15 18+3=21 22+3=25
, r# B' R9 [* Z9 I! ?3 L) u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
# F5 ~$ m2 S6 |! t2 u0 LPn +Pn’=2+3+4+3=5+7
$ S5 Q+ H5 N# k, `. }' J9 G' a =2+3+10+3=5+13+ m6 e% \4 Q( Q, I! N/ W
=2+3+16+3=5+19
% o1 q6 S. Q% z4 U =2+3+20+3=5+23. h3 D8 k/ Y' Y2 `* W
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+230 u# i! }7 q+ ^- c1 F6 [
=4+3+28+3=7+31* X- L* v" k x; K
=4+3+44+3=7+47
! ^) D2 M1 w/ { =4+3+50+3=7+53
5 x+ ^9 y" Z+ q, P' r7 B又如n=46,61,2n=92,122它们的偶数公由数如下
8 X3 x& L- Y$ x R5 E0,92.2,90.4,88.6,86.8,84.10,82.12,80.14,78.16,76。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); T+ Q' O; f& ~3 d0 h
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)( ~/ T/ L3 i& p& `
它们的偶数公由数分别为24,31对。
) D3 T" l) D3 ~$ |& B8 |2n=92的有第 9,15,18对能用 即 Pn+Pm’=16+3+76+3=19+79 - h( ]! u6 k4 F( F y1 w
=28+3+64+3=31+67* n" ^3 T3 s8 r8 c; H; m* G
= 34+3+58+3=37+61+ {# U" b; e F& }" b: u7 f
2n=122由第9,15,30对能用即Pn+Pn’=16+3+106+3=19+109
7 n4 r6 J2 X0 g2 {. x =28+3+94+3=31+97
3 }1 U' R: g4 z% [4 j, J =58+3+64+3=61+67
3 s0 h7 X, k9 f8 l6 e4 D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
2 Q* @0 H) K2 o+ O1 x9 G5 _: c6 H2n的最后一对偶数公由数 使(2)式变为(Pn+Pn’)/2=M=2n’+3=2n’’+3……(4)+ d0 D: P' O) [+ U9 V" `& m- \6 Q
=2n’+1+3=2n’’-1+3: Q2 v; Y* O; s" c/ q
=n+3
- R2 c* U4 y- h _% C) Z) t0 a# [ =3,4,5……. a, U+ s) [- R% d; Z" ~. @
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
) D3 M: l% H- d a2 m2,质数表示式的证明) B9 ?3 _ Y" k2 `
(1)已知Pn=2n’+3
* ~3 E, [- r7 Z4 V& N5 \; P" y( D Pn’=2n+6-(2n’+3)
7 _% L% P1 t: s- g Pn’=2n-2n’+3' {( j, t4 E. N5 }
又已知 Pn’=2n’+3+2n’’’# ]+ y6 X w2 o8 r- M
2n-2n’+3=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’$ L# A& W. f7 k8 e3 d/ R# B" ^
Pn=2n’+3 ……(1)5 O2 Z/ J2 ?$ R9 B, Y
Pn’=2n-2n’+3……(2)# N/ Q, D9 a2 \' `) h# w
2n=4n’+2n’’’ ……(3)
7 E# n- M p* ?/ S/ M# l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" u6 \% n/ r0 Q9 K
2n=0 2n’=0 Pn=0+3=3 Pn’=0-0+3=3 2n=0+0=0 2n’’’=05 w% [4 [: s/ H9 Q
=2 =0 =0+3=3 =2-0+3=5 =0+2=2 =1
* A" C' }, q! j T3 i4 k =4 =0 =0+3=3 =4-0+3=7 =0+4=4 =2/ j9 B s* q$ ^% M' \3 ~
=6 =2 =2+3=5 =6-2+3=7 =4+2=6 =1
' U/ I' ?/ Y5 E" K3 J+ ? =8 =0 = 0+3=3 =8-0+3-11 =0+8=8 =40 d$ v. q$ e/ f; _$ H' l( V, J
=10 =0 =0+3=3 =10-0+3=13 =0+10=10 =5- _6 _4 n, R. |) p
=112 =16 =16+3=19 =112-16+3=109 =32+90=112 =45
8 T; t9 Z5 b, i9 m/ w* P; W(2)方程组
7 l6 u4 Y, a8 l5 zPn=2n’+3 ……(1)7 ^! h% E4 |0 o$ O" c' @
Pn’=2n-2n’+3……(2)( T4 U. j0 M5 I
2n=4n’+2n’’’ ……(3)1 j4 @! z8 n# f7 N! i( k+ Y
① 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4 y* r* J) e* l5 t2 m
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
, R7 Q r2 F2 n3 `②解方程的步骤 * Z' ~* U+ b9 n$ L
设2n=0,2,4,6……偶数集 根据2n的偶数公由数2n’ 2n’’ (2n=2n’+2n’’)
( t2 q6 i" h, I" S确定2n’ 求Pn=2n’+3 Pn’=2n-2n’+3 根据2n=4n’+2n’’’求2n’’’=2n-4n’! y, X$ i9 g8 J
③证明方程组成立
: Z% S! I) s8 O$ {+ k即证明Pn=2n’+3 Pn'=2n’'+3
* ?- t; H! x4 z( j7 ?, q- J已知 Pn+Pn’=2n’+3+2n’’+3=6+2n
: W: @' X7 p; q% e又已知Pn’=2n-2n’+3 2n=2n’+2n’’ 2n''=2n-2n',得2n-2n’+3=2n’'+3
2 `4 i5 w/ {) F7 f& @0 [
+ j9 k; e. Z& m& C4 m, n2n=4n’+2n’’’=2n’+2n’+2n’’’ 2n=2n’+2n’+2n’’’
! s. K, i: _( D4 \/ Q+ a得 2n’’=2n’+2n’’’ Pn’=2n’’+3=2n’+2n’’’+3=2n’+3+2n’’’=Pn+2n’’’=Pn+0,2,4,6……
0 y2 G$ w0 p# u6 r/ T, i2 _ }Pn=2n’+3
7 c" \1 m- a& y0 X/ ?: M( PPn’=2n’+3+2n’’’' L' X& I% M' e$ p) V" M. f
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……
: y/ e T* C+ D( ^+ p& f即Pn=2n’+3成立2 |# E" j8 M2 @8 u& t: M% R
Pn’=2n’+3+2n’’’4 |3 C: [$ k1 u9 m% o* j0 a$ ~
=Pn+2n’’’0 R u( m4 }! B, N/ _. S2 W
=Pn+0,2,4,6……
! }3 A- u- o9 h: [. L& I- f$ q( g已知Pn到Pn’的距离为0,2,4,6……
; Q* T+ A% @0 E则Pn’=2n’+3+2n’’’也成立- i* S }6 P5 V3 L. |, ?( E
即Pn’=2n’’+3 也成立5 t# x) i% |5 t8 M3 H" l
六,奇质数定理和公由数理论是证明猜想唯一的新方法; d9 H q( \% O; q! J9 s$ j5 H! C/ M
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) k! J. x. |8 W: M9 x! f( w l- o
(2),由于是奇数,它们之间的差为偶数 即Pn’-Pn=2n
" n3 u1 N/ h0 W1 l3 A(3),它们的分布是不规则的
- d6 z) J7 U! w' }' l: D) n3 O$ R由上述三个特征得到三个定理(见注2)
- }! T9 a* e- y% i$ }即奇质数之间的共同规律5 X! i5 s0 Q( Y+ Y5 f
2,以上证明涉及到五个问题0 M0 w: p& [3 ?5 y/ p% d) ^( r
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
c" m; {. G7 j 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
4 o% _0 [$ q v6 y' T& _1 a2 [/ I③ 由最后一对公由数求得(Pn’+Pn)/2=Pn+n=M 的方法也是正确的
3 ]7 P z9 ?) z: V& G 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
" G- M# z5 X: H 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。1 _$ V( `' O# Y" H* Y
3,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。
8 J1 C- h0 H) u# |' R- [鄙人城请数学界能把公由数新理论写进教材。7 |' H& E0 q, \5 \( V- _
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
+ b& C+ l2 T3 A% x因为因素与理由意思相近或相似
W3 q& u, s# h4 y$ Z* @0 L5 ?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。
/ U7 i4 T& s7 ~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
- O( j9 h# r' Y' t, v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
2 y C _8 E& Y2 I8 r这里讨论的公和数和公由数是指偶数集(包括0)* F" s2 j9 j: V
又如,6的公由数为0,6 1,5 2,4 3,3
u5 B0 E7 y; D; V1 F0和6,1和5,2和4,3和3的公和数为64 M0 E1 f- O3 q3 I. j: ]* M
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9 R: T& N5 t; G% j
任何偶数(包括0)都有一对以上的偶数公由数4 P i3 A, W, p0 s. j/ P0 R
设2n’ 2n’’ 为2n的偶数公由数 则 2n=2n’+2n’’ 或 2n’=2n-2n’’ 2n’’=2n-2n’
6 U2 s7 I" h9 V8 ]! j2 T% D3 E2n的偶数公由数可用 2n’=0+2n’ 2n’’=2n-2n’ 来表示
: ~4 b4 I% Q8 l% [# m6 }! X, X9 @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)。 w" k& ^, U( e1 D7 {( Z
下面来证明定理一:9 f7 P* k' C( b0 u. u$ A5 i
已知:Pn’-Pn=2n’ 因两个奇质数之间的距离为偶数,可用2n’表示。
6 z6 q: E9 M6 ] z& P+ d则Pn’=Pn+2n’ 将Pn+2n’=Pn’代入上式得(Pn+Pn+2n’)/2-Pn=Pn+2n’-(Pn+Pn+2n’)/2* `) R( M' r; E
Pn+n’-Pn=Pn+2n’-Pn-n’ n’=n’ 定理一成立
6 ~% K. n1 c7 H. n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)
4 l8 x m' N) b由上得:Pn+n’=Pn’-n’=M 即M=Pn+n’ 2M=Pn+n’+Pn’-n’=Pn+Pn’
8 @& D# Y0 v t& z: oM=(Pn+Pn’)/2 即M为Pn.Pn’之间的正中间数。' L t+ {3 N( h5 B
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’) z5 P6 O3 n8 i
则Pn’.Pn之间一定存在一个正中间数M。则M-Pn=Pn’-M=n’.
8 a- I4 o; F) N' o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)! z& d" _9 o0 V& n9 Q2 {3 o- P
得Pn’+Pn=2M. M=Pn+n’
, a' G! y' [, ?例 & q/ E( @! A0 W
pn 3 3 5 5 59 61
+ z6 {) h/ G' C8 E. k% |
; T5 o3 W) B1 W3 wPn’ 3 5 5 7 67 67
# G: g5 y h) e2n’ 0 2 0 2 8 6 z2 B2 K. z' @( h3 |% x
n’ 0 1 0 1 4 3
9 k1 x' }) {# p* Z- ]. hM(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64! X2 ^, w' y( o$ s d5 C
2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128/ D- M0 A3 U2 Y& [3 Z; X
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)
4 J- {" H, e5 Q1 N( i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’
# Y2 r. G1 u1 |" [% o' aPn’=M+n’ 得 pn+pn’=2M
( y; `: T. `! q0 r6 WM(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64/ r( L' a* p* }
2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128- e* r8 G/ j9 }2 _, Y- k
2n’ 0 2 0 2 8 6* J/ X8 M8 y9 _" c0 O6 \& C
n’ 0 1 0 1 4 3* N+ K( f3 F$ i
Pn 3 3 5 5 59 61* L9 _; i, g9 g) ~
Pn’ 3 5 5 7 67 67
! b* f8 r+ [+ ~7 a: u# ^. `6 v
注3:在(3)*式 Pn*+Pn*+1=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n式中 6 H6 R1 g/ O: A7 k2 Y0 s
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)’5 |& R* P6 O! D% t W
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)7 t6 E0 ^0 U7 M: G9 [
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
$ \: E8 E) `/ R 3+3=1+2+1+2=4+2& |! R2 Y* @- c
3+5=1+2+3+2=4+4! U7 H1 M2 i7 I
5+5=3+2+3+2=4+6
1 f& e l0 n8 Y$ d1 [2 Q( ~5+7=3+2+5+2=4+86 H* S4 l: m! c; c6 m. ]
7+7=5+2+5+2=4+10
0 h# p3 }+ q1 r- f% ~59+67=57+2+65+2=4+1222 \& U Z, v* w9 w# Z, b6 O
61+67=59+2+65+2=4+124
" p$ B2 M4 B* S) o0 ~…………………………$ s9 s s: ?% I' A2 ^+ m6 u
在(2)’式中,设 2n’ 2n’’为2n的最后一对奇数公由数) ~' n+ q; u `& V
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。
9 H% D1 G0 [4 C4 r1、1,1、3,3、3,3、5,5、5……61、61,61、63,……∞/2、∞/2。
& k7 `; h8 ~; g若n为奇数时 2n’=2n’’=n; @8 c7 J- A8 e; {- n7 x* C
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
1 F! \5 ~% B1 X: w+ r7 FM=2+(0,1,1+1,3,3+1,5,5+1……61,61+1……∞/2)0 J" S1 n5 \$ x4 } r; m
=2+(0,1,2,3,4,5,6……61,62……∞/2): p( \1 O% W. j* Y3 [% b: W6 I1 [
=2+n=2,3,4,5,6,7,8……63,64……∞/27 v) T( T- p; c0 _7 a: u& s
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
, c1 ?; L M- w% r0 @9 x+ n: c即大于2的偶数都可以表示成两个奇质数之和。0 D) ?% z4 e: D' |9 O
笔者 蔡正祥
1 K1 k9 t. `# F' u- \* m% }+ [ 2011-8-6
- ]: r9 Y, L. o9 ~2 j1 t3 f通地址:江苏省宜兴市宜城镇环科园丝绸花园51幢306室
& p8 ?% Y: L5 ~2 w G/ p邮政编码:214206 电话:0510-87062749 18921346656 15370276856 D! y7 S0 O P5 h
籍贯:江苏 宜兴 工作单位:宜兴市张渚镇政府. Y3 t9 F0 V6 a0 ?% v3 Z
r0 P* L# B' ]: Q2 z; F9 L. f& l3 f& U) v
! e# t2 i) B3 A7 p0 ]5 Z
|
zan
|