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哥德**猜想的证明
5 a, N! `; Q/ r* w8 v 一、质数表示式& p" l+ A4 u* ~; Y b
1、质数表示式的由来( Q9 m3 j: G3 z. [2 J: b. M
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.......
7 B) g- ]- d3 A( h) H, _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。
& j- {! J6 q4 O' W( W) J% B将p=2n+1改为pn=2n+1+2n".......(1)5 z1 S' N, o& y7 q
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+15 e: E& C% u( x" o$ ^; L
以上说明,若两个奇质数(Pn’、Pn)之间的距离为2,即N=1,n"=0/ X J" G0 P1 L" M9 s4 m: m |
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。9 W5 C8 n; _! g. G
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
$ x4 b+ S( w" M) W即N=2,n"=1将n=4.7.10代入Pn=2n+3得11.17.23,7 g" S( H* a0 {" s
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。8 u+ l6 G+ g, K) ^
由上可以得出,n"与 N的关系,n"=N-1。5 W- o+ y/ l$ N/ f
即(1)式可以改为pn=2n+1+2(N-1)或pn=2n+2N-1......(2)
2 i. u* S7 r3 R9 t(2)式为奇质数表示式 $ s6 r" q" \* J8 `
由奇质数定理1(注2)得M=Pn+n’$ }4 D6 ]7 V9 s! K) M1 w& [
将(2)式代入上式得M=2n+2N-1+n’ Pn+Pn’=2M=4n+2N-1+2n’+2N-1
" G& H* M, i7 g 因pn=2n’+2N-1 则Pn’=4n+2N-1……(3)
I) k5 q$ D! W由上得Pn=2n+2N-1......(2) Pn’=4n+2N-1……(3)* J9 Q( q7 o1 ]: |% {; B" e
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 X& s1 o& x$ Y0 P" O. C6 ]2.证明两个质数之间的距离为0、2、4、6、8…∞即整个偶数集。 H+ [1 p; N, K( f
假设:两个质数之间距离不包含整个偶数集,如不包含2n"。/ V8 G; K4 ]# D1 n% ~2 r; l+ i5 ?
设2n"=0、2、4、6、8……∞。
3 p" ]9 F2 N- i8 m即Pn'-Pn≠2n"……(4)式中2n"=0、2、4、6、8……∞% M, s& ~- B3 [1 W- Y/ P9 L
根据奇质数的表示式Pn=2n+2N-1……(2) Pn'=4n+2N-1……(3)
) k( ~( e& D& [% G1 ~用2n"、 4n"分别代替2n 、4n $ E: L) W9 h, ]* s* g1 ~: \
Pn'- Pn= 4n"+ 2N-1 -(2n"+2N-1 ) Pn'- Pn=2n"……(4)’
2 k! Z6 p# U, e( t) I5 V
* Q/ ?- P/ L$ ^% ]其结果(4)’式与(4)式相悖,证明(4)式是错误的。3 L5 w7 r" T! u" }
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。$ d' x! |1 D, Z2 n& B" z6 ?! b9 K
即Pn'- Pn=2n…(4)’'式中n=0、1、2、3、……∞9 U5 a, ~; l, p% q- [
例如:2n"=6,2n"+1=7,4n"+1=2×6+1=13,13-7=6
* }" n m# a4 M1 s6 Q2n"=40,2n"+3=43,4n"+3=2×40+3=83,83-43=400 Y& a; \2 S% B3 V+ r
2n"=80,2n"+3=83,4n"+3=2×80+3=163,163-83=80
2 p4 j+ w0 {6 t0 o& }6 T2n"=100,2n"+27=127,4n"+27=2×100+27=227,227-127=100
$ F7 z4 @8 Y/ q& {: d1 [3、奇质数表示式Pn=2n+2N-1的证明
0 Y' ^" j j9 J8 O$ G. J1 ]直接证明不行,亦可用两个奇质数之和的联合式来证明
+ a5 O' C! g) ?/ X2 C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。& z3 Y# I" Y! R$ C
在(1)式中设N=2,2n’+2n”=2n,即2n’,2n”为2n的偶数公由数(注1)8 b3 [. ] f4 j# N" ]
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n……(2)( D- k; q- F6 e6 V& [" {3 f
在(2)式中设Pn=3代入(2)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n……(3) I" `# s, r% J6 [7 K& r7 m
又因两个奇质数之差为偶数,用2n表示,即Pn’=Pn+2n
5 d2 j* Z- ^+ @, }6 O% E: \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,5 a' |1 o0 Q7 v
即证明(1)式在N=2,2n=2n’+2n”的条件下从理论上成立
% @, x: C4 j* p. F9 e或Pn=2n’+2N-1和Pn’=2n”+2N-1在上述条件下也成立。5 W! @6 S$ C( F3 z5 S. Y4 a: B
从而证明了奇质数表示式Pn=2n+2N-1从理论上成立。
$ D* Q% i4 ?& u5 w7 `" U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 * P3 P5 o. {5 O3 G
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……
/ ~" ^0 a* i$ W5 H- d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. k- { M0 g) J7 A' 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)
0 Z# I- }( Z- ]- e二、证明n为自然数集时(2)式Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n成立,! T7 \" D% Z2 Z- S5 t0 l
1、在(2)式中设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数$ k+ d9 B* s7 z0 R
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,代入(2)式,
+ H8 K* f" ]: {, W6 }# Q( r, ]/ {2 Q0 ]" w- M5 j W1 ? D* B( g
得(Pn+Pn’)/2=2n’+3=2n”+3=3+n……(4)
' u: c4 c: u5 w# W若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
8 m5 n/ r5 _& H6 N; `4 |* K$ w同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+3=2n”-1+3=3+n……(4)’, k ] @! J8 C0 k9 Q
在(4)、(4)’式中设Pn=3得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn=Pn+n……(5)
1 t" r. g' x; p: a# t+ ?(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn=Pn+n……(5)’
; u$ l2 E3 B5 Q" g* ^2,由奇质数定理一、二(注2)得知(Pn+Pn’)/2=M M= Pn+n4 D. M; W) y5 n I( l( [2 W7 K
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 v. C8 i9 i' Y+ X7 o
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)
* J+ d/ j; X1 N设pn=3代入得M=3+n=3+0,1,2,3,4,
0 r* o- ~. z) U! C" x6 z& C; q5,6,7……=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. T. ]" t- Q5 q* P
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。
+ l; x! x6 F& A8 g) n( e0 G例
9 v3 a$ m% n$ h" F" Wn 0 1 2 3 4 5 6 60 61- G, K9 v" l6 ~0 `# |7 n
2n 0 2 4 6 8 10 12 120 122' M: F: C& V. U
2n’ 0 0 2 2 4 4 6 60 60
3 O1 M' ]/ x' x% k' j7 s2n’’ 0 2 2 4 4 6 6 60 62
7 ]( q: T) `7 B A& l; F7 U; D/ pM(2n’+3或n’+1+3) 3 4 5 6 7 8 9 63 648 N# S2 V+ R# \6 X6 R! g* A$ P
Pn 3 3 5 5 7 5 7 59 61
) P! E7 j A1 Q; T+ WPn’ 3 5 5 7 7 11 11 67 67' t9 X$ u7 n/ i5 z7 i$ [( T5 L
Pn+pn’(2M) 6 8 10 12 14 16 18 126 128! e C: v1 ~2 h% G7 }4 H
, x" U5 w9 l+ G, M7 f" I
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。
8 o# C& c7 {6 s$ H% ~) q! _8 e: _又例如,2n=22222222222222222 n=111111111111111116 \: y. R4 L/ C, a7 _
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
: U* p+ ]0 O0 h, A( W则 Pn+Pn’=2n’+1+Pn+2n’’-1+Pn=1111111111111110+1+3+11111111111111112-1+3=22222222222222228
* R9 y2 x, {! J$ j7 d" @& o(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n’’-1+Pn=Pn+n=3+n=M+ n5 F' @8 y$ G* P: u
M=11111111111111111+3=11111111111111114 n6 f9 Z& e2 O* [4 i
根据定理三,因M的左边相邻处找到Pn( T& i9 D" B8 g# V3 Y% Q
然后通过n=M-Pn 求得 n由 Pn’=M+n 求得 Pn’- v, Z k2 j. M" y
已知 M的左边相邻处找到Pn=111111111111111111 n=M-Pn=11111111111111114-11111111111111111=39 E* H# y( o- n# J. R
Pn’=11111111111111114+3=111111111111111179 `- K( x+ U4 r: P" u2 K- O! h
Pn’+Pn=111111111111111111+11111111111111117=22222222222222228' V/ N% C7 w8 H: B L
6 A; w* q- L2 h# I) L/ K
=2M=11111111111111114X2=22222222222222228& I7 R3 h# i+ M; e; q6 y
三,也可以这样证明; S! U1 k, D9 G4 S4 v0 R
1, 在Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1)式中 & E$ [5 n9 X& l9 q0 K
设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数6 S! K7 x5 Z7 q! x1 c/ z2 b# w8 m
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,7 l( j. K( f0 i4 B4 c- }6 z4 ~
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n / o% i2 F! l7 M
代入(1)式 得(Pn+Pn’)/2=2n’+2N-1=2n”+2N-1
6 s& [; @+ e% u& F [! d# k(Pn+Pn’)/2=2n’+1+2N-1=2n”-1+2N-13 z+ |, _ b% ~# i: M
或(Pn+Pn+2n)/2=n+2N-1=n+2N-1 : F' w/ g; Q7 w. l# z
Pn+n=n+2N-1=n+2N-1 得Pn=2N-1
) q: S7 F4 F& E8 C( {代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn+ x, b3 u& Z$ [ E8 F
或Pn+Pn+2n=2n’+Pn+2n”+Pn(恒等式)
% y8 @0 Q5 t3 M* Z由上证得 Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1) 在理论上成立
- M; C. x- d5 l5 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- w) N( E/ E" P' }8 ~, Z
设pn=3代入得3+n=3+0,1,2,3,4,
/ ?5 b9 V2 O2 M: @) j5,6,7……=3,4,5,6,7,8,9,10……63,64……3+(∞-a)/2,4+(∞-a)/2)[a>2(Pn+1)]
) N6 t6 H; |7 e6 g) y' s/ 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: ]* V: T K" W) @6 Y
或Pn*+Pn*+1=6+2n" ^6 I1 d4 k4 l( I# W
2, 因两个奇质数之间的距离为偶数 用2n表示 i" M# i5 r# t8 c
即 Pn’=Pn+2n 得Pn’+Pn=Pn+Pn+2n……(1) , W9 M- g2 f* h* }" y
在(1)式中 设 2n’+2n’’=2n 即 2n’ 2n’’为2n的偶数公由数 ( q3 q# \6 }7 h1 j" j, K' V
代入(1)式得 Pn’+Pn=Pn+2n’+Pn+2n’’……(2)4 l& p/ ~- q0 X
设2n’ 2n’’为2n的最后一对偶数公由数 ( r% u! K# R- t/ @4 r+ M
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n
: M1 q1 _ n& {2 V得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn/ t f) P( p ^+ @8 T2 ?3 r7 D
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
- A: a4 q2 J$ J0 Q7 m9 Q6 ~" Y同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn0 K/ x/ M, z- y9 C1 ^ E6 t0 c
即 (Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+1+Pn……(3)
2 T/ Z6 i6 w4 I$ ?! e% Pn为偶数2n=0,4,8,12……9 P; R9 l4 B0 F+ [
2n的最后一对偶数公由数为0、0,2、2,4、4,6、6……) B/ F0 e7 u% v% i
2n’=0,2,4,6……偶数集
9 E6 _. D- Q; t ?+ n9 s& p5 t8 }( Sn为奇数 2n=2,6,10,14……
6 I/ ]9 K3 L, ~( M, p# Z2n的最后一对偶数公由数为 0、2,2、4,4、6,6、8……' u- [/ m6 h" u7 Z
2n’+1=1,3,5,7……奇数集 d2 b) F. B+ D6 E T R% a9 z4 B
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
4 q& x3 |8 n2 k$ f, s6 m- |6 VPn’+Pn=2Pn+0,2,4,6,8……偶数集 ( A1 K7 S3 c- y* `5 G
设 Pn=2 或 Pn=37 c! n* j3 g; m9 n5 H4 b! ~
代入上式得 Pn’+Pn=4+2n或Pn’+Pn=6+2n
5 `# w+ R4 ~# C( b9 @四,奇质数定理三的证明2 l0 C7 \) K8 c% s* `5 ~$ l' z
(1) 已知M=3,4,5……大于2的自然数集n’=0,1,2,3……自然数集4 v( ^- y5 o6 m, ]- |+ s
又已知Pn’-2n=Pn Pn’-0,2,4,6……=Pn6 C( W2 E5 m! I& t: _
Pn’-0,1,2,3……=Pn+0,1,2,3……=M
$ l4 `( R# @ ~2 F& ?. h+ F/ u9 SPn=M-0,1,2,3…… Pn’=M+0,1,2,3……0 D& x5 l* l) Q8 ?/ D
或 Pn=M-n’ Pn’=M+n’6 O' R. A3 U7 H' ?0 V
由此证明了 Pn=M-n’ Pn’=M+n’或Pn+Pn’=2M 成立# {" I0 l1 a; s4 [: ?& s8 I
(2) 实例说明 Pn=M-n’ 即Pn=3,4,5,6,7,8,9,10……-0,1,2,3,4,5……
4 ~) y2 p. U& [! l3 Z5 s Pn’=M+n’ Pn’=3,4,5,6,7,8,9,10……+0,1,2,3,4,5……3 I9 z9 f, s5 Q6 |
得 Pn=3-0=3 Pn’=3+0=3 M=3 2M(Pn+Pn’)=6
# B. u; o) T$ P5 k1 T1 @7 J' { =4-1=3 =4+1=5 =4 =8
) T% [) M/ T6 M' f =5-2=3 =5+2=7 =5 =101 k. N o: O) Z
=6-1=5 =6+1=7 =6 =12
1 t! W8 i% J7 ]! R, i =7-0=7 =7+0=7 =7 =14
& `$ L/ s4 a$ O z3 i =8-3=5 =8+3=11 =8 =16
' s& U) i7 E4 k0 `" ^, } =9-4=5 =9+4=12 =9 =18. o4 x; J' Z. o; F; p, F
=10-3=7 =10+3=13 =10 =206 L" P, ?1 R% R* t8 q: ~( u
=11-6=5 =11+6=17 =11 =22( [) h$ F- R; J% E9 H4 U! \
=12-5=7 =12+5=17 =12 =24
! I1 S# ^) f1 X9 W3 DPn+Pn’ =3,4,5……-0,1,2,3……+3,4,5……+0,1,2,3…… n- O2 C; r# T1 a
=3,4,5……+3,4,5……=2x3,4,5……=2M=6,8,12……=6+2n
" J* s3 h( t$ l8 Y# P- B8 \' w(3)已知M-n’=Pn M+n’=Pn’
3 e/ ^1 W) c2 `) `6 N; ? 或 M-0,1,2,3……=Pn M+0,1,2,3……=Pn’
4 t! e4 t* i4 b. a$ [" b* @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
3 W4 Z' X# R( d0 N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)
/ i: ?0 {! \ b1 A由此 从从实例上、理论上证明了奇质数定理三的成立。, S2 M9 ^* H9 l: z
五、质数表示式的证明
9 p. f- ~: J3 w1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
4 F) x8 r* t0 D. \) ^4 z' u% I在(2)式中2n’+3 2n”+3必须为奇质数,即Pn=2n’+3 Pn’=2n’’+3
8 y) h) j$ W. J; Y. A0 k/ I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& K& \1 k/ Z+ ?9 P8 s6 i/ ~; I$ K
=0+3+2+3=3+5
* u1 O. a, ~6 i" ~4 l9 g9 U =0+3+4+3=3+7
9 Z$ o9 w7 h8 m8 B5 J: T2 x& S% x =0+3+8+3=3+11$ V% @( W9 q' j
=0+3+10+3=3+13
: V& \8 Y' [, V: M% [- M4 s =0+3+14+3=3+177 P8 F- v# R% }" M2 A
=0+3+16+3=3+19" i: D, w3 P$ d* ]9 O
=0+3+20+3=3+23
6 I5 V3 [+ ]9 V3 f, m* [* 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
) V! K) l [6 O0 V& l1 X0 R即6+3=9 12+3=15 18+3=21 22+3=25
R$ h5 Y4 i. f0 Z) }5 v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1 Y0 b$ X9 q1 \& x0 }
Pn +Pn’=2+3+4+3=5+76 Y, X( y7 m+ l
=2+3+10+3=5+13
K" P4 C7 [: \ O3 @/ ]5 m7 e =2+3+16+3=5+19
3 K% E# ^3 k. n5 A3 P0 ~4 x =2+3+20+3=5+23' G$ V a4 ]* J4 {4 J& e0 N
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
2 L( ]8 `+ q) d6 p0 H! K; } =4+3+28+3=7+316 O. l1 ]9 s3 o
=4+3+44+3=7+475 ^" u5 P6 z+ ?. z2 p" a
=4+3+50+3=7+53
( k& r7 g' H5 Q9 H又如n=46,61,2n=92,122它们的偶数公由数如下- B: X* S9 i9 v' {% c" h" W
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)
; u# j! F3 E: S; [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)
, K, l# ^: S6 m& s# E5 F它们的偶数公由数分别为24,31对。/ i1 s( z1 P" {! E
2n=92的有第 9,15,18对能用 即 Pn+Pm’=16+3+76+3=19+79
) `7 z( v+ g0 B1 g1 X =28+3+64+3=31+67
# ~5 v1 d1 z* h( z9 o = 34+3+58+3=37+61; X4 m I4 ]3 I( L$ z
2n=122由第9,15,30对能用即Pn+Pn’=16+3+106+3=19+109
( T5 L3 ~! I+ O, }) @ =28+3+94+3=31+97- C; t2 T# N! P! J% _' [
=58+3+64+3=61+67
& X" ]& p B! g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 , X' O- ?/ h; M/ E6 |
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)) |# d9 ?& J; Q) k
=2n’+1+3=2n’’-1+3
# L4 D5 G; R$ P5 K3 N =n+3
( j% L' e, B" V7 f! P& } =3,4,5…… U4 Y* K4 {1 \1 E
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+2n3 u( b+ ~8 F- f' G8 G# k
2,质数表示式的证明$ \0 }# r0 Q0 m6 L5 M
(1) 已知 Pn=2n+2N-1
& p) q8 S+ I- K; N6 X设N=2 2n’=2n 代入上式
' n3 U- A2 ^/ R& Y- q, k得Pn=2n’+3 2 R0 `" s+ |' G
Pn’=2n+6-(2n’+3)
k0 v+ @; C, m, |) ?- O$ c. w Pn’=2n-2n’+3
8 C" U0 K7 q) C6 `又已知 Pn’=2n’+3+2n’’’4 q: k7 R7 _* x3 I+ q( C
2n-2n’+3=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’
8 z$ A0 X$ N @. h9 LPn=2n’+3 ……(1)
2 E0 j0 G* K5 T2 xPn’=2n-2n’+3……(2)$ y0 a0 S: J% x- R+ r2 z* R: h+ h( o
2n=4n’+2n’’’ ……(3)9 X1 L. @' m. G, v
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
5 H! p# x: V+ q: A3 d2 M6 w1 k* F2n=0 2n’=0 Pn=0+3=3 Pn’=0-0+3=3 2n=0+0=0 2n’’’=0
4 [# e3 Z( l( q& W =2 =0 =0+3=3 =2-0+3=5 =0+2=2 =1
" B% R$ h$ b; G. @. Z/ b =4 =0 =0+3=3 =4-0+3=7 =0+4=4 =2/ f+ p- K+ ?2 U5 J
=6 =2 =2+3=5 =6-2+3=7 =4+2=6 =1: C( N( [3 z5 D4 j- s* W0 x/ `
=8 =0 = 0+3=3 =8-0+3-11 =0+8=8 =4
0 _" c" b( H# O- I& b =10 =0 =0+3=3 =10-0+3=13 =0+10=10 =5. _2 @8 E$ t1 [) _) r- K9 ^. ~
=112 =16 =16+3=19 =112-16+3=109 =32+90=112 =459 M5 A4 W( D' Q7 u+ d! G% k
(2)方程组' g' F0 _9 t$ _: e
Pn=2n’+3 ……(1)
* f H4 p) T! cPn’=2n-2n’+3……(2)4 I2 r0 I6 V/ s A# Y
2n=4n’+2n’’’ ……(3)2 k: `' J( ]5 v1 }' r6 d4 w
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 w( d4 B9 [8 d1 G; i2n’+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) U( \' X: O7 X) Q0 |) n
②解方程的步骤
! p, a! W" ^+ C* h设2n=0,2,4,6……偶数集 根据2n的偶数公由数2n’ 2n’’ (2n=2n’+2n’’)# J3 b. r5 Q. r: a, a
确定2n’ 求Pn=2n’+3 Pn’=2n-2n’+3 根据2n=4n’+2n’’’求2n’’’=2n-4n’' K* z8 C' z4 D# v Y- C/ e7 [% P
③证明方程组成立 7 _& l2 @. M) s, V8 ?
即证明Pn=2n’+3 Pn'=2n’'+3
T* G) K/ a8 Y) L( f4 Y已知 Pn+Pn’=2n’+3+2n’’+3=6+2n
, o" ^7 {) R1 I) y6 P1 L2 q- S又已知Pn’=2n-2n’+3 2n=2n’+2n’’ 2n''=2n-2n',得2n-2n’+3=2n’'+3 4 S9 @) s* a! `* \* ~0 o& T# g; r/ X
2 R2 k: B2 d( L8 ?- d% I" @" F' Z8 K
2n=4n’+2n’’’=2n’+2n’+2n’’’ 2n=2n’+2n’+2n’’’3 y, B7 x& i: u2 k& c# |. e4 g/ g
得 2n’’=2n’+2n’’’ Pn’=2n’’+3=2n’+2n’’’+3=2n’+3+2n’’’=Pn+2n’’’=Pn+0,2,4,6……) c. O+ @+ h; v) @- Y0 {
Pn=2n’+3
6 ]. [0 F! v7 J) i" cPn’=2n’+3+2n’’’5 ^( b& j* ^* p) C2 e# U: 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……: T- \/ m! Z/ G4 h# U( Y
即Pn=2n’+3成立
& k p+ R) m: cPn’=2n’+3+2n’’’& B1 b9 w# ~. a# j; S
=Pn+2n’’’) E. `5 L; ^1 l, r5 J
=Pn+0,2,4,6……( U9 A4 }: ]' {+ i! L2 y
已知Pn到Pn’的距离为0,2,4,6……
2 g. ^( k) f6 P则Pn’=2n’+3+2n’’’也成立
/ _0 y% x4 J! {) o# h0 {5 E即Pn’=2n’’+3 也成立
7 \ o* Z# V6 N( U9 Q, r5 B3 用数字来检验质数表示式的成立
. f: c2 d$ a0 D8 a4 P* u1 |$ N已知Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n Pn=2n’+3 Pn’=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’/ c) _9 ?( u; F& F# k
设 n=0,1,2,3…… 2n=0,2,4,6……
% }: r+ J6 {' f! | 2n=0 4n’=0 2n’’’=0 2n’=0 2n’’=0 Pn=3 Pn;=3 Pn+Pn’=6 V# X! f+ D9 _6 C6 _+ y" k1 }; m
=2 =0 =2 =0 =2 =3 =5 =82 H+ ]: B+ ], B/ d8 j3 d4 S8 j% q9 D
4 4 0 2 2 5 5 104 ^; E$ u9 J5 E1 z Y
6 4 2 2 4 5 7 12
/ `9 X8 E! O2 m- I8 c$ e* Z 8 8 0 4 4 7 7 14
: ]4 Q8 Q. k. R- p* u- h* k 10 4 6 2 8 5 11 16" a0 D. X) G* A2 i |
12 8 4 4 8 7 11 18( y# U, |# D9 v( ^! X* n( B
14 8 6 4 10 7 13 20
$ E& N3 X. T/ S6 j" w 16 16 0 8 8 11 11 222 Y: m1 n2 _0 o J' k
18 16 2 8 10 11 13 20
9 O# n# |" V1 W. B 20 20 0 10 10 13 13 26
; T% e+ I# X! i/ i* x 92 32 60 16 76 19 79 98 : |. p4 t: d4 H( R$ x
92 56 36 28 64 31 67 98( n( c6 R0 g3 h! t3 y1 D
92 68 24 34 58 37 61 98' i8 ~( C) Q* y- r; A
122 32 90 16 106 19 109 128+ c% V5 ^6 D6 o' a
122 56 66 28 94 31 97 128 8 B. J% F6 V' P9 r' \! s
122 116 6 58 64 61 67 1282 c& d4 s: j3 L
2n=22222222222222222 4n’=22222222222222220 2n’’’=2" l# g/ e/ V3 F7 @3 c
2n’=11111111111111110 2n’’=11111111111111112 Pn=1111111111111113 Pn’=11111111111111115 Pn+Pn’=22222222222222228
% c) G" t5 n4 x e7 O! I! ~. a六,奇质数定理和公由数理论是证明猜想唯一的新方法7 f8 {/ _8 `4 P/ X( _$ e
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
" n7 m7 a- s" @(2),由于是奇数,它们之间的差为偶数 即Pn’-Pn=2n& l9 ~& s6 U5 I7 h$ Z3 L! o
(3),它们的分布是不规则的5 c: ]6 P' W f* P
由上述三个特征得到三个定理(见注2)% U' |2 n$ K, \0 u
即奇质数之间的共同规律
8 h# @9 b3 p6 k9 y) w% q2,以上证明涉及到五个问题8 j5 h# a2 ^: U( O" R6 }7 V7 G) b
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$ T- o' m4 J. l0 W7 ~
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 p$ k6 d1 l O, r
③ 由最后一对公由数求得(Pn’+Pn)/2=Pn+n=M 的方法也是正确的
) _/ _! D4 C* F3 W- w 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" J: |1 E* F- h; g8 C/ q
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。: e; v. E9 p& m" Y6 |$ E
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。
C$ k! ~+ T7 C6 t4 a% H鄙人城请数学界能把公由数新理论写进教材。
; w/ M+ X8 N+ t" Q( M) h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& s! { d( n0 F& M4 h
因为因素与理由意思相近或相似; [* B- b" R& i) r) l0 y, Q& [
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。7 G% T: r/ _- x
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
! X6 B u" a/ u* ~& K9 }; M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, V$ | C$ j S: a/ }# d
这里讨论的公和数和公由数是指偶数集(包括0)
/ w! ^5 i3 c: h+ B3 ]! Q ]又如,6的公由数为0,6 1,5 2,4 3,39 C: J, l& w% a* N) Q/ k) W
0和6,1和5,2和4,3和3的公和数为6
) m/ y8 T( {. n. F& m# 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2 s, B* E) Q; m5 C m1 N% P
任何偶数(包括0)都有一对以上的偶数公由数
" ]) h* t) l q" V 设2n’ 2n’’ 为2n的偶数公由数 则 2n=2n’+2n’’ 或 2n’=2n-2n’’ 2n’’=2n-2n’5 @2 z" S6 y: p
2n的偶数公由数可用 2n’=0+2n’ 2n’’=2n-2n’ 来表示
8 a0 G+ b! H$ ]! M0 a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 R8 t5 G% ^+ {4 n! _3 U( z下面来证明定理一:, T6 Y, {4 U: f: c: @! k, |9 L
已知:Pn’-Pn=2n’ 因两个奇质数之间的距离为偶数,可用2n’表示。
$ z. O$ m; W+ f5 p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. q- S- e3 t9 j6 b3 v* l
Pn+n’-Pn=Pn+2n’-Pn-n’ n’=n’ 定理一成立# e3 ], P3 B2 P6 x
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): _8 d7 ?4 y$ U) U* ~
由上得:Pn+n’=Pn’-n’=M 即M=Pn+n’ 2M=Pn+n’+Pn’-n’=Pn+Pn’
) f2 H+ k' b4 p; R5 JM=(Pn+Pn’)/2 即M为Pn.Pn’之间的正中间数。
& t- V2 J$ N/ I. @/ i8 L: ^" K! ~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’)7 l4 Z' m) y: f
则Pn’.Pn之间一定存在一个正中间数M。则M-Pn=Pn’-M=n’.
- t( C/ l* A9 j+ c% d: {' k" R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)# R/ \: h: K" V" M. O0 g
得Pn’+Pn=2M. M=Pn+n’
( A, i |" x0 y: G例 7 T3 O4 w# l. c5 k; X4 a
pn 3 3 5 5 59 61- I E* u+ g% K' W
4 j/ t: M0 D0 s+ @
Pn’ 3 5 5 7 67 67
) n" ]: r* @$ B! G) _; A7 t* A2n’ 0 2 0 2 8 6
' m7 \8 w2 q9 w0 X& z7 u/ Tn’ 0 1 0 1 4 3
( }$ h! C0 }8 A, ], n7 TM(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64% S* s# `* B# H3 t1 I0 H# F- Y
2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128
) ?. t$ c* S4 v2 L0 L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)
, M) k2 W8 t6 J7 c8 i& f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’
* [( [% h# G8 ^2 R, x5 t' v% d* _Pn’=M+n’ 得 pn+pn’=2M1 Z' F, |, _7 Y+ w/ u" |
M(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64% K; F- ~4 J1 O9 B U" \! C M
2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 1283 `% h# p5 R5 d9 C1 w$ _9 \1 m# l
2n’ 0 2 0 2 8 6
/ m9 v' q7 M9 kn’ 0 1 0 1 4 3
: W3 u9 p9 ]; l3 { k; h+ }8 y- `+ ?Pn 3 3 5 5 59 611 @. \9 S9 j0 q2 L, i
Pn’ 3 5 5 7 67 67
8 o9 p" D8 j5 S6 q
, _1 A8 w9 W9 _' ^- O1 f+ ^注3:在(3)*式 Pn*+Pn*+1=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n式中 ' M1 T8 h- Z: N) C( k
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)’
* E- \ K; p6 Z l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)
: I1 J4 F4 I* S. L例 当n=0,1,2,3……自然数集时 代入上式得 2+2=0+2+0+2=4+08 @6 ?) t% G# y. E( b
3+3=1+2+1+2=4+2
" v* q/ ^& o' b" s N- g; [ 3+5=1+2+3+2=4+4
8 z% D. W* w+ |, |4 ?9 R( u5 ]- D 5+5=3+2+3+2=4+6
2 P4 A' h6 p% r3 S% ]9 |7 s- l5+7=3+2+5+2=4+8
- d0 t$ d1 \5 `7+7=5+2+5+2=4+10
/ w1 l) l1 x6 |, [) J. d6 v59+67=57+2+65+2=4+122
* h. q3 L* O6 o61+67=59+2+65+2=4+124' Y } V9 N4 x5 z9 z" ~/ p
…………………………
' |) o S5 M" x1 p, a; o' h M ~+ I在(2)’式中,设 2n’ 2n’’为2n的最后一对奇数公由数 P! h6 L6 v' @6 z
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。4 m5 O" T- `0 Z, E5 ~7 p; ]& Q( X
1、1,1、3,3、3,3、5,5、5……61、61,61、63,……∞/2、∞/2。
, W7 V7 l8 n( d7 ^3 i# \" j6 x若n为奇数时 2n’=2n’’=n
7 e# [& L$ k1 |" I2 p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
+ {2 ?5 a% c) D+ [' T& A% hM=2+(0,1,1+1,3,3+1,5,5+1……61,61+1……∞/2)" v- n w% Y. k5 ? Y6 E0 Q6 b. A, B
=2+(0,1,2,3,4,5,6……61,62……∞/2)
G4 }' |) D; O4 s =2+n=2,3,4,5,6,7,8……63,64……∞/2) {0 W; c# Y* T" g9 \+ k
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
* N7 }, A9 M8 p0 f即大于2的偶数都可以表示成两个奇质数之和。9 \3 p8 s" \9 T1 c, {
笔者 蔡正祥
3 z* Z6 n4 z1 v- { 2011-8-6& Q/ q% |7 D& K9 |) |
通地址:江苏省宜兴市宜城镇环科园丝绸花园51幢306室
, N4 N5 W, P5 }! d) b% E' n" }/ X邮政编码:214206 电话:0510-87062749 18921346656 15370276856+ O O8 i- _! R$ J* w4 \' H
籍贯:江苏 宜兴 工作单位:宜兴市张渚镇政府: V" s& r _$ a- I
2 m! R0 W! {. M' T; d# w; E+ [* @* ?/ N; T, L' g0 M# D& b
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