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哥德**猜想的证明
2 m- \7 I8 Q- i- a 一、质数表示式/ W0 ?$ @- `& h& E3 {, Q
1、质数表示式的由来
& N/ S/ i5 U0 S3 [) ?5 s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.......# ^, o. Y T' D# Y$ e( \! K9 Q
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。. j2 x7 f8 x# V c$ |6 F+ W
将p=2n+1改为pn=2n+1+2n".......(1)
: N) k0 G* ]! ^1 @! d0 d! |9 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+1$ y- d8 ?$ E5 Y. q
以上说明,若两个奇质数(Pn’、Pn)之间的距离为2,即N=1,n"=00 [; O+ p) B. L- 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。
6 j+ L5 A$ h5 u( a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47 `# e# J* [. Q
即N=2,n"=1将n=4.7.10代入Pn=2n+3得11.17.23,- V+ Y' x$ o! |1 [1 b/ c: 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。; J) m) n" Q, G2 t( h
由上可以得出,n"与 N的关系,n"=N-1。
+ M8 \0 n ~9 z. Y% K; B) L; t即(1)式可以改为pn=2n+1+2(N-1)或pn=2n+2N-1......(2)9 A R. m O: `- A
(2)式为奇质数表示式
2 w* i K8 c, g- P! L- @由奇质数定理1(注2)得M=Pn+n’# `/ x- r( X' ~" p3 {
将(2)式代入上式得M=2n+2N-1+n’ Pn+Pn’=2M=4n+2N-1+2n’+2N-1
2 ^$ u' r( l7 x" W. n# [ 因pn=2n’+2N-1 则Pn’=4n+2N-1……(3)9 U" H/ |1 y: i& F4 L2 G
由上得Pn=2n+2N-1......(2) Pn’=4n+2N-1……(3)! d7 |4 V( L \$ c! D! F+ 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
7 O% X' ^# @0 \, ]2.证明两个质数之间的距离为0、2、4、6、8…∞即整个偶数集。
% h9 ?4 ?% s- W* b& u% i7 h$ ~5 d 假设:两个质数之间距离不包含整个偶数集,如不包含2n"。8 E" e9 J; ^' H" d/ b; {; i; c
设2n"=0、2、4、6、8……∞。
" r1 D* u2 D) Z ~6 i( R即Pn'-Pn≠2n"……(4)式中2n"=0、2、4、6、8……∞5 O* M8 L1 o0 `) A; U3 B. i, R
根据奇质数的表示式Pn=2n+2N-1……(2) Pn'=4n+2N-1……(3)
+ Z1 n* E+ V, |" A$ y用2n"、 4n"分别代替2n 、4n $ E- T: P. [6 ~; Q0 Z
Pn'- Pn= 4n"+ 2N-1 -(2n"+2N-1 ) Pn'- Pn=2n"……(4)’
& b! }4 Z/ J; i) T7 ^3 @4 ] " w" W2 w, _" G$ j h* N1 D
其结果(4)’式与(4)式相悖,证明(4)式是错误的。0 n" z' }/ a: Q3 H" t" k
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。 e) u1 y' B. a! m* u7 y l" D
即Pn'- Pn=2n…(4)’'式中n=0、1、2、3、……∞ w* \# J; g c- @, I
例如:2n"=6,2n"+1=7,4n"+1=2×6+1=13,13-7=6
2 _8 j8 D+ K; ~7 j7 V3 u4 d, s. y2n"=40,2n"+3=43,4n"+3=2×40+3=83,83-43=40, Q: M, K4 |: h2 E) ^5 X
2n"=80,2n"+3=83,4n"+3=2×80+3=163,163-83=80: E; D# g0 y. _$ v) O1 j! l
2n"=100,2n"+27=127,4n"+27=2×100+27=227,227-127=100! J# l6 H& R* B. k% d* H% X/ j4 n
3、奇质数表示式Pn=2n+2N-1的证明1 n J/ t8 M, W9 q
直接证明不行,亦可用两个奇质数之和的联合式来证明/ f5 Z% |. o; l1 f/ r$ S2 X
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# I/ g, H# g在(1)式中设N=2,2n’+2n”=2n,即2n’,2n”为2n的偶数公由数(注1)( p& v8 J7 V- o- Q: P
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n……(2)- ]7 W& L) S, c
在(2)式中设Pn=3代入(2)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n……(3)4 l, c* f9 x9 x% {$ E$ K' _
又因两个奇质数之差为偶数,用2n表示,即Pn’=Pn+2n
9 N' K. h( H$ p( H7 E& w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,7 q+ O( k8 f; w8 u7 a; ~9 \( J4 J, \
即证明(1)式在N=2,2n=2n’+2n”的条件下从理论上成立
3 P& V. u9 J3 `) e- Z或Pn=2n’+2N-1和Pn’=2n”+2N-1在上述条件下也成立。 `4 G% ]; \: d( D; c- y+ _
从而证明了奇质数表示式Pn=2n+2N-1从理论上成立。
# q: k0 p, q% J; T& P2 {* }; A" f- O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
2 x3 `/ o" [3 S: L3 f4.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……& j1 y F, S' @, l% c1 R9 m* 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$ I- r! V/ k1 s9 i6 P( O) V+ G- o
(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)6 C( k F* X- a
二、证明n为自然数集时(2)式Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n成立,
4 L7 {7 j% H1 g' ^1、在(2)式中设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数; b1 K% x8 _" X) x' y p/ H8 J: h
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,代入(2)式,. E/ V: y& ^4 k
3 f0 L( E0 Z* g) |! ?% {/ f得(Pn+Pn’)/2=2n’+3=2n”+3=3+n……(4)* M9 Q$ h# R |1 n% H$ |
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n( O, w s" m2 _. i
同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+3=2n”-1+3=3+n……(4)’
+ ?( A1 M( L3 }在(4)、(4)’式中设Pn=3得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn=Pn+n……(5)1 V2 f$ r/ a5 u+ U
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn=Pn+n……(5)’
- m# \8 L% E; r2,由奇质数定理一、二(注2)得知(Pn+Pn’)/2=M M= Pn+n
& R! u; e. }, G- o/ @8 P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
" T% U% b( |( D) {& R# x- t! a3、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)- o- O( [5 K2 I+ l; ]1 s
设pn=3代入得M=3+n=3+0,1,2,3,4,
& S; h1 T: n2 v4 R5,6,7……=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.' A) ^! ~7 O' r* s% a' j 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。
+ w+ L8 ?9 o" _: i2 [0 R; z例
: p$ x7 s+ v3 b6 O/ t. Fn 0 1 2 3 4 5 6 60 61
+ W& g- _( ]5 b# R, Z8 u8 @$ V2n 0 2 4 6 8 10 12 120 122
9 }: d* _% E+ q- @, y2n’ 0 0 2 2 4 4 6 60 60; U8 |3 \' _2 p d& t+ _
2n’’ 0 2 2 4 4 6 6 60 62
7 ~4 Z# I' J" M5 c/ ZM(2n’+3或n’+1+3) 3 4 5 6 7 8 9 63 64- s* x' q) C, W1 T/ C: X
Pn 3 3 5 5 7 5 7 59 611 F' B( u0 N: e7 j0 t
Pn’ 3 5 5 7 7 11 11 67 67
# ~. t' l% ~$ J) m# cPn+pn’(2M) 6 8 10 12 14 16 18 126 128' M% h5 X$ M1 i! W$ h" }* F
[/ t) K- s2 _( D0 J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 T2 A3 H9 H9 v2 g+ R( a
又例如,2n=22222222222222222 n=11111111111111111
, z/ p- z6 G3 B) V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' V" u! |. y9 ]
则 Pn+Pn’=2n’+1+Pn+2n’’-1+Pn=1111111111111110+1+3+11111111111111112-1+3=222222222222222282 P/ ~& ~/ W# p) \
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n’’-1+Pn=Pn+n=3+n=M- S) B$ I- u _0 N
M=11111111111111111+3=11111111111111114
8 v* a$ B* N, o" F+ N( L9 ~根据定理三,因M的左边相邻处找到Pn
$ M* `7 ?4 E: [) b- o& i然后通过n=M-Pn 求得 n由 Pn’=M+n 求得 Pn’
6 y( [5 w1 m- C/ D% V6 r8 g已知 M的左边相邻处找到Pn=111111111111111111 n=M-Pn=11111111111111114-11111111111111111=3
6 l8 O: Y/ u: P) ^) ]5 Q; T% E4 RPn’=11111111111111114+3=11111111111111117
* q, U9 T( K$ oPn’+Pn=111111111111111111+11111111111111117=222222222222222283 E' w% l' c4 I2 \4 a1 F4 A6 _
1 f+ Z* x+ t2 R8 A) U =2M=11111111111111114X2=222222222222222283 S' g+ `& Z" b& L9 X
三,也可以这样证明
2 z7 g7 W- y! ~& W7 q8 P( `/ _1, 在Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1)式中
2 G) }; a2 K; Z( F4 L设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数
* }: [. L9 M, @7 I. j% I2 q若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,
% E# c& b+ n9 `" B! F若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
' s* e3 N- R6 s+ q5 k* L& G3 f代入(1)式 得(Pn+Pn’)/2=2n’+2N-1=2n”+2N-17 w& b; V; {7 e& w
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+2N-1=2n”-1+2N-1
" W9 U3 B* } ~( i2 \9 j: J或(Pn+Pn+2n)/2=n+2N-1=n+2N-1
2 d6 E) C3 ]% S- Y) rPn+n=n+2N-1=n+2N-1 得Pn=2N-1
; @0 l9 _) q& O9 l# Q) Y) j% l% e代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn% x7 S5 H/ Z$ n( l% Z( p
或Pn+Pn+2n=2n’+Pn+2n”+Pn(恒等式)% C1 r* |( N' x8 F' N6 B
由上证得 Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1) 在理论上成立
; E( t* q5 F% w" X2 [$ Z' b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
0 ?$ ]; c' z2 @" m5 {2 @设pn=3代入得3+n=3+0,1,2,3,4,3 T( T4 i; J+ k1 N% E. ^# u2 K
5,6,7……=3,4,5,6,7,8,9,10……63,64……3+(∞-a)/2,4+(∞-a)/2)[a>2(Pn+1)], ]+ v- j$ P* t: ^5 f& M
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
8 N, C& v% B3 D" _6 R' K# j7 B4 m或Pn*+Pn*+1=6+2n& s7 {2 F- w5 j! V
2, 因两个奇质数之间的距离为偶数 用2n表示
4 Z, k% Q7 x2 \( V& G. u3 g即 Pn’=Pn+2n 得Pn’+Pn=Pn+Pn+2n……(1) 8 ]" t0 x- `6 J% u
在(1)式中 设 2n’+2n’’=2n 即 2n’ 2n’’为2n的偶数公由数
3 I% {, F; c6 n% }2 _* r代入(1)式得 Pn’+Pn=Pn+2n’+Pn+2n’’……(2), Q& _6 O. J' _1 B; }- T
设2n’ 2n’’为2n的最后一对偶数公由数 ) n, v3 W3 s2 |2 \) ~& \; m8 v
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n
1 d4 {" q/ \6 T* E8 ` q: c* p得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn
6 c* ]" s |( {/ [若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
3 f B n: N$ ~( |5 J同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn
7 k' c, w* t D) O* d" |. F, I( _$ h即 (Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+1+Pn……(3)* Q* }5 n, M3 i( a! f/ \$ ~- {
n为偶数2n=0,4,8,12……
* O* H- z+ H; M9 d3 M2n的最后一对偶数公由数为0、0,2、2,4、4,6、6……& v! C: H( T O' z& z
2n’=0,2,4,6……偶数集
5 J; `" k1 \0 L8 f& T, |0 `+ An为奇数 2n=2,6,10,14……
# X: W Q) i. [ e2n的最后一对偶数公由数为 0、2,2、4,4、6,6、8……: l: u4 E! W% q
2n’+1=1,3,5,7……奇数集 5 G' {, {! e3 i% L, 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
5 E1 w* `& s9 _6 p/ vPn’+Pn=2Pn+0,2,4,6,8……偶数集 % W! {$ ^' l) o
设 Pn=2 或 Pn=3
i( l6 \ d" O* q Y 代入上式得 Pn’+Pn=4+2n或Pn’+Pn=6+2n
. c4 D Y. R' Q/ m) `四,奇质数定理三的证明. w2 o! h1 \% j) 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
( G7 P8 P# x0 w1 a. a6 e又已知Pn’-2n=Pn Pn’-0,2,4,6……=Pn+ p( g1 p S1 ^2 i9 c- w
Pn’-0,1,2,3……=Pn+0,1,2,3……=M
) y$ b7 i" E9 rPn=M-0,1,2,3…… Pn’=M+0,1,2,3……
" I( k* H& @# _- P9 y/ G( Q' h7 n; r或 Pn=M-n’ Pn’=M+n’/ y( E- q6 j) @2 _+ N/ o6 |
由此证明了 Pn=M-n’ Pn’=M+n’或Pn+Pn’=2M 成立
6 e. K, M5 `; |+ X1 m4 ]$ ~4 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……+ D. ~5 j. g: l; V% C/ x% ]
Pn’=M+n’ Pn’=3,4,5,6,7,8,9,10……+0,1,2,3,4,5……
9 e2 v% j# s9 \7 L+ C% |7 d得 Pn=3-0=3 Pn’=3+0=3 M=3 2M(Pn+Pn’)=6
" U) T+ B' k% p& T8 T* {% i' s =4-1=3 =4+1=5 =4 =8
9 }3 ~8 H# b6 p =5-2=3 =5+2=7 =5 =10
, E* a- E$ h8 L$ }0 f: e: U- f' g =6-1=5 =6+1=7 =6 =12
* T, H! a2 | j f# k =7-0=7 =7+0=7 =7 =14
& R7 S. ]( V4 u( V =8-3=5 =8+3=11 =8 =16
1 C8 m, z' i8 o, [ =9-4=5 =9+4=12 =9 =18
# M/ ?) `( d% K: T& b: N; r =10-3=7 =10+3=13 =10 =20% d9 d) J! B! K
=11-6=5 =11+6=17 =11 =22
& F1 i; c- E2 l! U- [ =12-5=7 =12+5=17 =12 =24
0 k! \. {- e$ T( [1 u+ T+ a" VPn+Pn’ =3,4,5……-0,1,2,3……+3,4,5……+0,1,2,3……5 @- Y5 R" W/ i6 C2 [$ t
=3,4,5……+3,4,5……=2x3,4,5……=2M=6,8,12……=6+2n
- D4 o1 v3 x; s$ [(3)已知M-n’=Pn M+n’=Pn’ 8 M. L7 }7 p: C+ r; U A1 C" U3 E `" _$ c
或 M-0,1,2,3……=Pn M+0,1,2,3……=Pn’ . w/ ~- R9 ]( V$ q; p9 H0 L1 y1 N
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
9 h$ B4 N" ^2 i# n- u" Q1 d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) w$ O+ @; ~* K7 z
由此 从从实例上、理论上证明了奇质数定理三的成立。% T4 N; H! H5 B$ M% ?
五、质数表示式的证明: F/ r, n/ @- y9 e" j! F0 Q
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
4 y, x: m q& @+ h$ v6 @$ }/ K3 u) i在(2)式中2n’+3 2n”+3必须为奇质数,即Pn=2n’+3 Pn’=2n’’+3
7 S# b# M2 {4 D& P1 r2 M [: {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
+ ~/ B3 w- b# @# ]; M =0+3+2+3=3+5
1 d0 Q$ X! N& O! t4 Q& v) c. n =0+3+4+3=3+7
) I; Y. q" s9 x* m! p ?8 c/ T =0+3+8+3=3+11
+ ?( }' C8 b1 G =0+3+10+3=3+131 A' ]0 {! y1 b
=0+3+14+3=3+17
/ h, C& @, z* d2 k- J" a =0+3+16+3=3+19
( r% d+ C; }2 H& h, q7 v u. F/ ] =0+3+20+3=3+235 h8 Z+ Q: d ^! f, f
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 ?! a! H9 b& y) O6 A- o1 ~
即6+3=9 12+3=15 18+3=21 22+3=25
5 [' c0 n# F) d( R% x( 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$ l, B' R+ u$ ~2 o' j# w. s# U0 d
Pn +Pn’=2+3+4+3=5+7$ z* k9 {+ J/ p5 t+ L; E; B+ j% i* ] K
=2+3+10+3=5+13
; W& w; V+ J/ _0 l$ F =2+3+16+3=5+19* A: H" v( Q4 }6 e% ]( t
=2+3+20+3=5+23
5 J: }0 C5 e% S# y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
5 s7 [. E1 {- o$ l =4+3+28+3=7+31
7 u1 m6 [5 D, g8 P$ L! y4 r; O =4+3+44+3=7+47
) N) f/ i. y' x/ s* {( j =4+3+50+3=7+53
. _+ T. C2 ?( v5 c0 z$ P6 k/ u又如n=46,61,2n=92,122它们的偶数公由数如下0 E+ R( n0 Y4 u! I8 V
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)" F$ I3 o. y3 d4 i" T
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)& N% s. f/ @6 k8 Y4 l0 W
它们的偶数公由数分别为24,31对。
3 i9 s8 Z+ I* ~2 h2n=92的有第 9,15,18对能用 即 Pn+Pm’=16+3+76+3=19+79
: u& ^/ J* @/ M2 i \ =28+3+64+3=31+67! X+ U; l4 w' m
= 34+3+58+3=37+61' t, F% w. _' Z z
2n=122由第9,15,30对能用即Pn+Pn’=16+3+106+3=19+109
y$ C" P1 E, R% b: `2 \9 i =28+3+94+3=31+97
/ u8 U' L- s7 R2 M- t7 O% v% D1 z =58+3+64+3=61+67& [+ h4 u" s# k1 N7 D) U
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 ; a/ `% y( s( R. M, Q) S6 ~: e
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)5 |6 B6 F4 O$ |$ i" B
=2n’+1+3=2n’’-1+35 f$ h% C( f0 Z. K2 N% s' E
=n+36 B* ]( }* ?" O6 l) W( q
=3,4,5……1 q% X1 W; b3 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
" }6 n$ D$ z! {1 k. W4 x3 J8 {' r2,质数表示式的证明: P2 w5 A' ?& U% ^) W }- i
(1) 已知 Pn=2n+2N-1 . W5 n: n* [7 P" E% g2 }
设N=2 2n’=2n 代入上式
/ Y1 X# }' m1 Y1 u. j4 O) Y得Pn=2n’+3
4 Y6 j7 L) ^+ B4 A& N Pn’=2n+6-(2n’+3)- T, m( p t, |, A7 w' @
Pn’=2n-2n’+3
+ L1 v, ?, G& N5 G H+ c0 a+ k. `; {又已知 Pn’=2n’+3+2n’’’
' @. @; o8 P7 Y0 U. w2n-2n’+3=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’! y7 O6 F" a: H" K
Pn=2n’+3 ……(1)
9 g& i2 X1 b& V4 bPn’=2n-2n’+3……(2)9 r" U5 Y9 `# U" d! f {
2n=4n’+2n’’’ ……(3)
. u; s; v% z3 B0 ~8 q# r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+2n5 S: V$ w, S2 V- R0 a' z) ?
2n=0 2n’=0 Pn=0+3=3 Pn’=0-0+3=3 2n=0+0=0 2n’’’=0
1 u2 c6 S# k- C; G% g =2 =0 =0+3=3 =2-0+3=5 =0+2=2 =1
: u( B* b* {- n' _1 @9 V =4 =0 =0+3=3 =4-0+3=7 =0+4=4 =2/ j4 J5 u! E h! ~. ?1 m
=6 =2 =2+3=5 =6-2+3=7 =4+2=6 =1* t( L4 I% E* |
=8 =0 = 0+3=3 =8-0+3-11 =0+8=8 =4
6 X% ~& Y2 y" K5 n8 b, f. `6 a =10 =0 =0+3=3 =10-0+3=13 =0+10=10 =5
% P; j& p2 Q' c+ o5 `- f =112 =16 =16+3=19 =112-16+3=109 =32+90=112 =45
( M7 u; x- d1 g/ K! X' g; q3 A1 C(2)方程组
8 X# a, h! q& p; aPn=2n’+3 ……(1)
. N9 d" i3 O b" P- ~; \& APn’=2n-2n’+3……(2)
: k: r" k# T0 w Z0 x2 Z* c: f2 x2n=4n’+2n’’’ ……(3)' _6 Q2 r) U5 V |( D8 @! k; A
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; k: |1 d8 ]1 m# a" j
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 W1 e t! Q( @% h% Q②解方程的步骤 7 q* r0 V1 W6 n0 y
设2n=0,2,4,6……偶数集 根据2n的偶数公由数2n’ 2n’’ (2n=2n’+2n’’)
, R$ \ J2 w' l i# a% M' v- d确定2n’ 求Pn=2n’+3 Pn’=2n-2n’+3 根据2n=4n’+2n’’’求2n’’’=2n-4n’
- y3 `8 N4 E$ Y/ R+ x③证明方程组成立
# b5 |* g$ [0 c( |即证明Pn=2n’+3 Pn'=2n’'+3
* a5 _6 E- R! y; p已知 Pn+Pn’=2n’+3+2n’’+3=6+2n
: V4 [. n0 w T3 w9 n又已知Pn’=2n-2n’+3 2n=2n’+2n’’ 2n''=2n-2n',得2n-2n’+3=2n’'+3
' j2 r1 c8 T; v: [& I1 I
' j9 C6 I! l }$ v# u3 Q; O& [2n=4n’+2n’’’=2n’+2n’+2n’’’ 2n=2n’+2n’+2n’’’
! O1 h0 M8 s c, \- a C得 2n’’=2n’+2n’’’ Pn’=2n’’+3=2n’+2n’’’+3=2n’+3+2n’’’=Pn+2n’’’=Pn+0,2,4,6……
7 E8 \: K- Z j1 tPn=2n’+3
! s8 q; {% R$ CPn’=2n’+3+2n’’’
: Q X: e9 N* R 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……
6 Z! n, X) }) U+ f$ w, p即Pn=2n’+3成立
2 g- J, _) b2 Y, E- a- X jPn’=2n’+3+2n’’’" P6 d# \! f p O' J: z% K% A
=Pn+2n’’’
2 e2 U( f$ L) C5 ?- Q' x/ w# t =Pn+0,2,4,6……+ H( y0 b2 y1 _2 h' F; A
已知Pn到Pn’的距离为0,2,4,6……
1 U1 R. g0 K! h! q; C则Pn’=2n’+3+2n’’’也成立9 C1 ]$ m {1 ]1 l/ b8 D
即Pn’=2n’’+3 也成立
0 `2 d' h, D2 ?4 c, U9 X& s3 用数字来检验质数表示式的成立/ v- }9 t2 ]4 d& L7 F4 t
已知Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n Pn=2n’+3 Pn’=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’
) L) {4 Z+ B# m# J2 s2 ~设 n=0,1,2,3…… 2n=0,2,4,6……
2 `$ f; F2 r: e: Z5 K ]* ?! Y0 G 2n=0 4n’=0 2n’’’=0 2n’=0 2n’’=0 Pn=3 Pn;=3 Pn+Pn’=6
2 k4 w' _: h% k8 X7 X =2 =0 =2 =0 =2 =3 =5 =88 K8 ~7 k7 j1 b3 J4 H3 O" u, ~
4 4 0 2 2 5 5 10
$ Z3 Q1 F. S8 h/ w7 O- i1 t9 | 6 4 2 2 4 5 7 12
; h1 W$ u Z/ [7 j0 l$ T 8 8 0 4 4 7 7 14
" k% N# ~2 i1 r* \, ]4 R 10 4 6 2 8 5 11 160 U+ C" V, s3 u4 R9 X
12 8 4 4 8 7 11 180 z7 l! ? v+ q
14 8 6 4 10 7 13 200 K* p3 s0 X, X/ ~8 h) h
16 16 0 8 8 11 11 223 a' a6 f3 ^* G" F( ^3 _
18 16 2 8 10 11 13 20
5 [! M W" W) m% w 20 20 0 10 10 13 13 26
; \' F5 Z' h5 |( u5 |2 G6 o 92 32 60 16 76 19 79 98
& C; \8 d9 D' |7 s 92 56 36 28 64 31 67 98
( q; R( c* J( v* L 92 68 24 34 58 37 61 98- w4 I( I$ i8 x, x1 J7 ]
122 32 90 16 106 19 109 128
& `- C4 [' y, j3 o( U8 E 122 56 66 28 94 31 97 128 7 d1 [+ R1 t' s% A
122 116 6 58 64 61 67 128 j \( e! u6 B c. Z
2n=22222222222222222 4n’=22222222222222220 2n’’’=2
L6 ?: n- _: P6 N M8 ?. I* f2n’=11111111111111110 2n’’=11111111111111112 Pn=1111111111111113 Pn’=11111111111111115 Pn+Pn’=22222222222222228
+ B6 }9 U1 h8 Q# J. w. A六,奇质数定理和公由数理论是证明猜想唯一的新方法- C2 G1 k9 Z) 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
. d, S/ F x4 Y& g3 j7 J0 s5 n(2),由于是奇数,它们之间的差为偶数 即Pn’-Pn=2n
/ G# Q) z( M% ], Z; P+ D(3),它们的分布是不规则的
$ H3 ` V% t! _0 ^: M由上述三个特征得到三个定理(见注2)
5 ^. X3 T4 i$ A! h9 f即奇质数之间的共同规律4 m, a9 ^: a* U/ y( K
2,以上证明涉及到五个问题
( x, }3 Y3 k$ X4 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& X/ q5 e7 _% |' \0 L
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
/ i" S }/ y/ I) m2 \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
# ~5 G( r" c& N/ B8 D 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
$ [3 s4 l4 W& T n; s. b) {- O 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。
8 N# ^) c# r$ N# x# ]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。
7 i6 T! F' p9 s1 s0 H$ ]. o鄙人城请数学界能把公由数新理论写进教材。
" S, S7 G# ?. p7 p2 n' s L& x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
% J$ B* i% i! m+ i0 y因为因素与理由意思相近或相似
" b1 M5 y9 G+ }7 G5 |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 M% q( V( L. f1 G9 c: b
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
; e0 }; t# U4 B, 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" n% ^. {" p; H, [) |
这里讨论的公和数和公由数是指偶数集(包括0)& @- x# u4 R0 P* m1 P3 V5 m; w- O
又如,6的公由数为0,6 1,5 2,4 3,3/ r; m% u' ]4 o2 b
0和6,1和5,2和4,3和3的公和数为6! d2 o2 ^5 ^; J- V3 N5 }; y
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+ Z' I' [" l: O
任何偶数(包括0)都有一对以上的偶数公由数8 e5 t1 [. P; V9 x; M, |( z
设2n’ 2n’’ 为2n的偶数公由数 则 2n=2n’+2n’’ 或 2n’=2n-2n’’ 2n’’=2n-2n’
3 m4 X2 H5 ]& i3 R2 V5 ?( z2n的偶数公由数可用 2n’=0+2n’ 2n’’=2n-2n’ 来表示4 d+ `+ @$ h( X$ ?) L4 m
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)。
X7 r* j8 i; W: ?9 m; h* R下面来证明定理一:9 T. ^" `- Y! K2 W
已知:Pn’-Pn=2n’ 因两个奇质数之间的距离为偶数,可用2n’表示。
8 S- W# j4 t% v" x3 _+ m则Pn’=Pn+2n’ 将Pn+2n’=Pn’代入上式得(Pn+Pn+2n’)/2-Pn=Pn+2n’-(Pn+Pn+2n’)/2
% a% ?% \" w* yPn+n’-Pn=Pn+2n’-Pn-n’ n’=n’ 定理一成立
( u% ?+ g! A* x) }6 e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)
5 A6 z J K9 ?' s7 N/ p由上得:Pn+n’=Pn’-n’=M 即M=Pn+n’ 2M=Pn+n’+Pn’-n’=Pn+Pn’ `, e: N s% q" n" u6 [
M=(Pn+Pn’)/2 即M为Pn.Pn’之间的正中间数。
9 Z9 c; b2 G& T8 _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’)
8 D2 _8 P. p" g3 ]' [则Pn’.Pn之间一定存在一个正中间数M。则M-Pn=Pn’-M=n’.6 o4 Y$ L4 m5 M8 j, A' 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)
/ k& `% H3 x3 N _- \得Pn’+Pn=2M. M=Pn+n’% I+ f# F1 Z- m9 V4 }; x! A
例 " [+ f C- ~# v! H! q- D; f$ s+ ?
pn 3 3 5 5 59 610 l9 D; E! t& i5 J! x {
/ O/ @8 B U- ~7 W% E
Pn’ 3 5 5 7 67 67- f# W1 J5 N0 Q! o+ _; J
2n’ 0 2 0 2 8 6
4 \* r6 ]1 v. I; H& O6 b- jn’ 0 1 0 1 4 3; z1 d8 e1 h. A* x6 g
M(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64
! Q8 J+ O, ?. z$ E$ l2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128
6 U' h0 { j) N0 D; l& N. d6 q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), k- K( a8 _- G" i( T: p9 T
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’
' l; v8 G1 Z: Q( w4 V/ jPn’=M+n’ 得 pn+pn’=2M
" B5 b J% T g) B, H' RM(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64
3 K* J" T$ Y) m4 B2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128/ Y+ {$ r& b/ r: t" q- a W; @
2n’ 0 2 0 2 8 6
$ m+ p' {9 e* ^7 dn’ 0 1 0 1 4 3; k" D3 s! K5 Q8 R
Pn 3 3 5 5 59 61
$ E! [7 \8 o3 y, e: y9 IPn’ 3 5 5 7 67 670 u, b0 O) B9 y. s4 m6 I0 Q
* W+ y6 `9 A7 c4 U9 P' `$ X
注3:在(3)*式 Pn*+Pn*+1=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n式中 $ K7 p; I, B. c& h S1 {- k9 L
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)’
6 y, Q$ _$ l( E# N9 O8 D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). A! G, V' m0 u; `- Z5 {
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
3 L! n! N+ |. f3 L8 R+ s8 G! ? 3+3=1+2+1+2=4+23 f; W- i. g( ?# [, `/ M9 T% H
3+5=1+2+3+2=4+4
+ S8 X( n% c: N$ ?8 m7 d 5+5=3+2+3+2=4+6
) i( l9 _9 a6 a* i8 D5+7=3+2+5+2=4+8. |4 e# { i) o8 `# }
7+7=5+2+5+2=4+10
y' C; {& l4 q+ |" m7 ?59+67=57+2+65+2=4+122
. T5 ~8 ~6 R9 u3 S$ I, z- ?61+67=59+2+65+2=4+1247 \ J f: R% x. J0 A
…………………………9 Q8 @1 j2 _# T/ K
在(2)’式中,设 2n’ 2n’’为2n的最后一对奇数公由数
3 L; ~2 q5 }; X7 i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。( c* K \5 Z& h; Z) f* ^
1、1,1、3,3、3,3、5,5、5……61、61,61、63,……∞/2、∞/2。
$ W- M; f$ w @- \1 W# r若n为奇数时 2n’=2n’’=n
+ m, q5 Z, e- P' y- \. X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, @$ E5 u/ o! ?* J. l0 g& o
M=2+(0,1,1+1,3,3+1,5,5+1……61,61+1……∞/2): j: |/ P3 X+ b3 w4 u
=2+(0,1,2,3,4,5,6……61,62……∞/2)
9 @) |/ R; E+ M0 R. X$ u9 i =2+n=2,3,4,5,6,7,8……63,64……∞/2
% `* J4 c( V. t( U z. W# n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# f" ?" `9 ^8 U5 z3 P# ?+ U3 x
即大于2的偶数都可以表示成两个奇质数之和。
7 U* |( s- M% r3 A; ^$ x笔者 蔡正祥0 x3 e$ F- l( Z% m* p$ w# H3 B
2011-8-6
- R. v* x# ]4 }# ^# B; L通地址:江苏省宜兴市宜城镇环科园丝绸花园51幢306室( R& c3 o P2 n" D- T( {- O
邮政编码:214206 电话:0510-87062749 18921346656 15370276856, ?3 G. F$ Z' U+ V$ o8 f
籍贯:江苏 宜兴 工作单位:宜兴市张渚镇政府4 ]4 i# u4 x. c* n3 n! h
0 P5 t: \3 S8 T$ Z4 p# @7 K
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