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哥德**猜想的证明
, P8 s( S3 ?) Z* f. F 一、质数表示式; T/ ?' w; l, d* s
1、质数表示式的由来
/ r& Q. A+ w$ l2 s: ]' 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.......
9 J( x0 m5 ?$ Z( S% u2 D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。
) d. o5 ?* L/ m5 i将p=2n+1改为pn=2n+1+2n".......(1)) G$ i3 h& \; ` i# j
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% ^4 [. I3 T& L- j0 |8 N
以上说明,若两个奇质数(Pn’、Pn)之间的距离为2,即N=1,n"=06 \; C7 f* r1 U( 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。6 |" x) Y0 V- b- `
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! T- ?" o5 |# h4 \
即N=2,n"=1将n=4.7.10代入Pn=2n+3得11.17.23,6 c) {3 z( m' O q6 I' r
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。" R& T$ ~. k- E4 r. p! k) n
由上可以得出,n"与 N的关系,n"=N-1。6 k6 ~/ r6 F3 d( ?0 |
即(1)式可以改为pn=2n+1+2(N-1)或pn=2n+2N-1......(2)3 p. H! R" a6 g
(2)式为奇质数表示式
& b: z/ p5 k/ b x由奇质数定理1(注2)得M=Pn+n’0 E2 Y- C$ M: Z4 H/ e7 ~
将(2)式代入上式得M=2n+2N-1+n’ Pn+Pn’=2M=4n+2N-1+2n’+2N-1
+ N6 {: X2 ?8 m! d 因pn=2n’+2N-1 则Pn’=4n+2N-1……(3). v' X$ d' ?* h( p4 B1 f# |
由上得Pn=2n+2N-1......(2) Pn’=4n+2N-1……(3)
9 E a, M+ t+ I' ?; c7 x# p$ H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 a! ~1 @ h; g( _) Z. s7 T4 `2.证明两个质数之间的距离为0、2、4、6、8…∞即整个偶数集。
5 C/ V3 s& e6 Y 假设:两个质数之间距离不包含整个偶数集,如不包含2n"。) G4 m: q" P" e+ O0 J
设2n"=0、2、4、6、8……∞。
( e" r c; k! g5 M: r# U即Pn'-Pn≠2n"……(4)式中2n"=0、2、4、6、8……∞& A ~# {. r \3 h" G7 L& S
根据奇质数的表示式Pn=2n+2N-1……(2) Pn'=4n+2N-1……(3)# f3 U# [9 C, g% e( @9 v% P
用2n"、 4n"分别代替2n 、4n # T5 [/ e8 @; W" T4 t
Pn'- Pn= 4n"+ 2N-1 -(2n"+2N-1 ) Pn'- Pn=2n"……(4)’; i% @2 L/ b# k4 d2 P* K& t3 v9 w* t
. x' v2 r$ [6 e: ]" _5 }
其结果(4)’式与(4)式相悖,证明(4)式是错误的。" d" N: ~$ D+ C2 t; L: }) 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。, G; H- F' B/ v$ L8 G; {6 p4 l
即Pn'- Pn=2n…(4)’'式中n=0、1、2、3、……∞ L. K7 b" d3 K- L {9 w1 W* U
例如:2n"=6,2n"+1=7,4n"+1=2×6+1=13,13-7=6
0 ]9 H6 v: ?' K# _$ ?- H- F# w2n"=40,2n"+3=43,4n"+3=2×40+3=83,83-43=40
0 N- M; d/ O& n4 C; U4 a a2n"=80,2n"+3=83,4n"+3=2×80+3=163,163-83=80
3 X. B2 v7 S* T2 P- a5 L2 c2n"=100,2n"+27=127,4n"+27=2×100+27=227,227-127=100- T+ o: g' n5 W4 u9 b& s
3、奇质数表示式Pn=2n+2N-1的证明
& q7 T6 G9 @3 o ~+ c直接证明不行,亦可用两个奇质数之和的联合式来证明7 x: S) E; ?2 Y) Z+ w1 H
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。
0 a& G3 \; `5 {在(1)式中设N=2,2n’+2n”=2n,即2n’,2n”为2n的偶数公由数(注1)
% L, r9 R' X7 {) j* {5 X代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n……(2)
% M# `( U" k; y6 @% O+ y5 [4 H在(2)式中设Pn=3代入(2)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n……(3)
* P3 P) t% l3 m4 ^- S' Q又因两个奇质数之差为偶数,用2n表示,即Pn’=Pn+2n
% [% J/ Q* s0 d7 j: ~. ^8 v {+ O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,
: ]* `* w$ J. n) _* B2 }8 B* [即证明(1)式在N=2,2n=2n’+2n”的条件下从理论上成立5 `( P/ w# Q7 Q' f( }% L9 |
或Pn=2n’+2N-1和Pn’=2n”+2N-1在上述条件下也成立。
2 H0 R# c3 L+ s6 J( j从而证明了奇质数表示式Pn=2n+2N-1从理论上成立。# A" A; W. u+ 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 % c7 w5 }; P$ _
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……/ R( P9 U- ]; O" Q! Q3 H+ c, I
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% Y1 i0 r5 v; r6 |$ B4 ]0 X
(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)# m# _6 m! Q9 W$ s' [4 y& z& W& J
二、证明n为自然数集时(2)式Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n成立,- ~: {% j9 `1 P* z5 t
1、在(2)式中设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数1 P0 o/ n/ x5 s
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,代入(2)式,) G- J# P. S9 H
3 P! |3 @: H, z7 R3 N" A得(Pn+Pn’)/2=2n’+3=2n”+3=3+n……(4)
2 T& o, d$ ]9 B+ j. I9 h! { ?: H. G' z若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n0 p5 `, Q8 H8 S5 t+ \3 c
同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+3=2n”-1+3=3+n……(4)’1 U& l+ G$ z% u8 r$ _! @
在(4)、(4)’式中设Pn=3得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn=Pn+n……(5)
( \; _' z: G* W5 Q3 c G! L(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn=Pn+n……(5)’# v" c2 K) R( o. {5 c& c
2,由奇质数定理一、二(注2)得知(Pn+Pn’)/2=M M= Pn+n
7 Q/ X1 m4 A$ u7 R7 c7 \3 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
5 v( W. p: S; o, y4 f& e 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)
# x0 O& K, G5 a8 | `9 }( R设pn=3代入得M=3+n=3+0,1,2,3,4,
! R$ X/ L/ D$ j5,6,7……=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.6 g0 |* A# y2 Y) N5 ^
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。
' s! |3 s) B0 O' R例 ! n* ^7 Y/ s* j2 t \
n 0 1 2 3 4 5 6 60 61- L3 a; z( L. G% Q
2n 0 2 4 6 8 10 12 120 122
- Z4 j+ X Z5 y4 \2n’ 0 0 2 2 4 4 6 60 600 H, U0 j1 q# r
2n’’ 0 2 2 4 4 6 6 60 62
5 J& e1 M6 [7 f; { AM(2n’+3或n’+1+3) 3 4 5 6 7 8 9 63 64
* z/ A( _. n0 k. t7 L" NPn 3 3 5 5 7 5 7 59 61
& O/ D. r" y* i" Y$ e; kPn’ 3 5 5 7 7 11 11 67 67) V( h. K! q& l) W' H
Pn+pn’(2M) 6 8 10 12 14 16 18 126 128
3 {6 P2 a: B( K4 M5 A" i3 D" H, ~( I: W6 ^1 ?8 \5 g8 l. 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。
, M* u1 V$ n1 z' X" G, s又例如,2n=22222222222222222 n=11111111111111111
! Z! b* S0 I3 @4 |) J H: b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
& j8 O. d& r/ T( z0 D- \ j& U则 Pn+Pn’=2n’+1+Pn+2n’’-1+Pn=1111111111111110+1+3+11111111111111112-1+3=22222222222222228
# S, ^9 Q3 ~/ q9 W, A3 Y% t(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n’’-1+Pn=Pn+n=3+n=M
3 h; x: K9 b0 o$ H7 gM=11111111111111111+3=11111111111111114
' \- O/ t5 V$ M4 A根据定理三,因M的左边相邻处找到Pn
3 L! g/ S+ |& {( r+ [: O: j然后通过n=M-Pn 求得 n由 Pn’=M+n 求得 Pn’% ?* `! Q: d5 H
已知 M的左边相邻处找到Pn=111111111111111111 n=M-Pn=11111111111111114-11111111111111111=3/ o0 Y# n# O+ O: `4 _2 S% g
Pn’=11111111111111114+3=111111111111111175 h7 j9 F$ u) c" @- r8 D
Pn’+Pn=111111111111111111+11111111111111117=22222222222222228
" n% Z$ \2 _- T* B. u
3 |! z/ _4 U T- Q =2M=11111111111111114X2=22222222222222228$ y0 l& {* E1 n1 P" n
三,也可以这样证明
. ]5 e* ^5 j! } D0 z; M, L1, 在Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1)式中
+ \) a" a# D0 ^- y* s. r3 c设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数) j( D, D- u" I
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,
7 B8 O0 H& d% I' N' p若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
( R8 K" \+ `8 O& z代入(1)式 得(Pn+Pn’)/2=2n’+2N-1=2n”+2N-12 }( D- V/ s' Y) a; ]2 x
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+2N-1=2n”-1+2N-1
7 W- i! e+ b+ C! ]1 M# _. S或(Pn+Pn+2n)/2=n+2N-1=n+2N-1 / d" B a; s8 X' b& A1 E, E @. Q
Pn+n=n+2N-1=n+2N-1 得Pn=2N-17 K, S5 S6 s) W8 L" A# b: i, t
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn4 B! Z- x$ H/ z: t* m
或Pn+Pn+2n=2n’+Pn+2n”+Pn(恒等式)4 j* u' y" R; `) [7 @* g
由上证得 Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1) 在理论上成立. _& W2 N2 l% e) `6 |2 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
5 L Y% J: G0 _, L6 `$ }设pn=3代入得3+n=3+0,1,2,3,4,
7 z6 x3 z/ \/ g9 U, x( K+ Q! M5,6,7……=3,4,5,6,7,8,9,10……63,64……3+(∞-a)/2,4+(∞-a)/2)[a>2(Pn+1)]
% s+ @4 Y7 M( P" s" k7 j9 D: q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) x& X* W, O6 B s) \
或Pn*+Pn*+1=6+2n
& c+ {; O" s* H P9 q. R& `& [2, 因两个奇质数之间的距离为偶数 用2n表示; m9 u7 p" ^: t: I8 d: T
即 Pn’=Pn+2n 得Pn’+Pn=Pn+Pn+2n……(1) 8 L" S# `0 X, R C2 [$ v1 i
在(1)式中 设 2n’+2n’’=2n 即 2n’ 2n’’为2n的偶数公由数 7 q( o& q G) p: z; E
代入(1)式得 Pn’+Pn=Pn+2n’+Pn+2n’’……(2)7 m' A2 v8 F/ q8 U
设2n’ 2n’’为2n的最后一对偶数公由数
7 B$ @9 _# F: P若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n
) s/ h; \( F2 f0 `1 x1 R5 C; N得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn, t% ^5 F$ C4 I; k0 O% d- a2 W1 u
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n% o. B! b' Y, w
同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn
7 m A( [/ G* s5 g即 (Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+1+Pn……(3)
M8 {7 Z L R8 a$ `n为偶数2n=0,4,8,12……
- V. L ?9 R* e) |& X" v) S2n的最后一对偶数公由数为0、0,2、2,4、4,6、6……; u6 h" Z* ^4 e! R$ h# y
2n’=0,2,4,6……偶数集# ?7 \2 y0 S- ?: ~" k9 v' q- |
n为奇数 2n=2,6,10,14……/ v- i3 m: g; J
2n的最后一对偶数公由数为 0、2,2、4,4、6,6、8……
) o; v$ [; s, C( j4 w2n’+1=1,3,5,7……奇数集
1 p( x% a# w8 r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8 ~. n. ^0 o! J! H- [# n3 S. C
Pn’+Pn=2Pn+0,2,4,6,8……偶数集 % X, E, t( o- c9 ?2 L' k
设 Pn=2 或 Pn=3
; m& @0 |7 F( W! ]8 t 代入上式得 Pn’+Pn=4+2n或Pn’+Pn=6+2n' G! D+ \0 ?& @0 x g) f+ }# s$ c
四,奇质数定理三的证明( C/ J5 ^! L, K0 x- s
(1) 已知M=3,4,5……大于2的自然数集n’=0,1,2,3……自然数集
/ Y# l! b4 c J+ n+ ]8 j又已知Pn’-2n=Pn Pn’-0,2,4,6……=Pn* t, H3 ?& S A; F# s% W9 _/ l
Pn’-0,1,2,3……=Pn+0,1,2,3……=M5 J* f5 a) r4 r, z. \
Pn=M-0,1,2,3…… Pn’=M+0,1,2,3……
/ t# T! q `1 Q$ W或 Pn=M-n’ Pn’=M+n’
& {' `: w1 }7 _% V4 I由此证明了 Pn=M-n’ Pn’=M+n’或Pn+Pn’=2M 成立) @2 @, ?5 i/ W1 A. \5 Q1 f
(2) 实例说明 Pn=M-n’ 即Pn=3,4,5,6,7,8,9,10……-0,1,2,3,4,5……
1 ~; h+ L* y4 r- ?/ g Pn’=M+n’ Pn’=3,4,5,6,7,8,9,10……+0,1,2,3,4,5……
9 F+ f# ~- e/ m6 H4 H1 z得 Pn=3-0=3 Pn’=3+0=3 M=3 2M(Pn+Pn’)=6
% K! d5 p! [# Z3 p =4-1=3 =4+1=5 =4 =8
9 `% e; e& o9 D# _ =5-2=3 =5+2=7 =5 =10
+ w4 g/ A, K9 F: I, ~* N =6-1=5 =6+1=7 =6 =12
' j2 i6 a" L: j# u" W1 g1 m =7-0=7 =7+0=7 =7 =14
; r9 z. |8 R& b# e/ A V5 F =8-3=5 =8+3=11 =8 =16 f6 z: w+ F$ C, |5 T: k
=9-4=5 =9+4=12 =9 =18
5 J1 d- s, {& v2 y* R. } =10-3=7 =10+3=13 =10 =20
7 Z, v. r% E$ v; ]0 ?8 C; u% C3 { =11-6=5 =11+6=17 =11 =22
! N" v# y0 v9 l; ?5 e! g1 `8 E =12-5=7 =12+5=17 =12 =24
! y& A) w( \7 K- pPn+Pn’ =3,4,5……-0,1,2,3……+3,4,5……+0,1,2,3……
# c% D3 W' T D9 H0 h =3,4,5……+3,4,5……=2x3,4,5……=2M=6,8,12……=6+2n$ Q' S D4 Y, q! u4 T" g+ d% M6 E
(3)已知M-n’=Pn M+n’=Pn’
5 F) H1 U' v: x0 k( S 或 M-0,1,2,3……=Pn M+0,1,2,3……=Pn’
+ s ^7 \$ p2 k; x: S: 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
1 Z0 I' Y8 y, C; i* P" L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 s& t4 B O* l$ P2 ~5 i由此 从从实例上、理论上证明了奇质数定理三的成立。
/ {& L6 B) V+ U2 v2 N五、质数表示式的证明. h8 i0 W: f5 A/ B9 h# ~
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 0 h+ g0 |' \: A
在(2)式中2n’+3 2n”+3必须为奇质数,即Pn=2n’+3 Pn’=2n’’+3' d& |* a3 E( _$ t g/ Z# D0 c
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. K2 `! i3 {9 y6 \! G; A1 a" M
=0+3+2+3=3+58 ]9 |( Q; V# v) F5 {' Z" {8 T- J
=0+3+4+3=3+7" F, o- g, @0 H% p' M
=0+3+8+3=3+112 e: W1 s) G: i3 h6 |
=0+3+10+3=3+13
+ I' J" K7 Z' K5 x% W( M =0+3+14+3=3+176 \% f. h2 f& H# J; ?8 m3 \- }5 e
=0+3+16+3=3+198 d: T0 r* ?. f
=0+3+20+3=3+231 W: g* I) y8 v" {7 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
& k; r7 L$ x) L1 ~6 J p3 w" |即6+3=9 12+3=15 18+3=21 22+3=25
" k9 Z/ A$ k, w Z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3 B& v( s0 d1 a# @0 M; V) p1 a7 Y
Pn +Pn’=2+3+4+3=5+7
# ?" U% ]$ O9 T =2+3+10+3=5+13, | t$ g j. s+ d
=2+3+16+3=5+19 M0 R0 @8 m3 X( v
=2+3+20+3=5+23
. ~* F4 f8 X3 f. F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
0 s- l) y6 D$ G0 H7 c' g) ^, k =4+3+28+3=7+31
U% K- k# z% l" T =4+3+44+3=7+47, x1 R* c+ H% \( X7 {7 t) R
=4+3+50+3=7+53' O) y2 S& ~9 ?" j
又如n=46,61,2n=92,122它们的偶数公由数如下1 y9 y8 } N9 j- o3 b- H& J
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)" V' ~' L8 K) _
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)
0 q# L6 ^) n/ N: X它们的偶数公由数分别为24,31对。
$ i ?& _! j! i2n=92的有第 9,15,18对能用 即 Pn+Pm’=16+3+76+3=19+79
' r& l. E3 y' R =28+3+64+3=31+672 w9 g c; P( u0 Z: F
= 34+3+58+3=37+61- ^' U) Y3 ?3 @" z4 M8 D
2n=122由第9,15,30对能用即Pn+Pn’=16+3+106+3=19+109 * `5 b9 V1 R; I- N" w4 z
=28+3+94+3=31+97
7 q' \6 g9 ~. F, D; u =58+3+64+3=61+67
; P, S! w+ ]" Q* V. c: q1 d& }/ [5 m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 ?0 k% p6 y5 s3 C. b
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)) `/ W) T/ L& l, U, a+ f5 X
=2n’+1+3=2n’’-1+3- O7 q+ ~& }# u% i
=n+3, a* @4 \ V# x
=3,4,5……
) y. Q0 Z- F" K% I7 {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
% ~+ S! [6 H9 Y8 l2,质数表示式的证明
) x* f, W. O3 ^5 g0 z, o }(1)已知Pn=2n’+3
3 N$ B1 E: x8 z/ I$ f5 w Pn’=2n+6-(2n’+3)
0 Y7 k6 ?) H V- `( w4 E Pn’=2n-2n’+3! t, v% ~* ?' |" Y* \, ]- s0 d
又已知 Pn’=2n’+3+2n’’’& c% [- l0 h0 L9 p/ J
2n-2n’+3=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’& r" b+ R9 G$ o* H9 I: ^
Pn=2n’+3 ……(1)
5 u1 H8 p6 A; g5 I6 s8 K& r; _Pn’=2n-2n’+3……(2)
4 u) }/ T3 B* Z8 j0 W$ ~2n=4n’+2n’’’ ……(3)9 j' T( x0 S- |8 {' s) f
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- f# l2 z1 `+ C
2n=0 2n’=0 Pn=0+3=3 Pn’=0-0+3=3 2n=0+0=0 2n’’’=05 j5 z0 H& D, E2 w9 P+ f" N2 t
=2 =0 =0+3=3 =2-0+3=5 =0+2=2 =13 c2 W. e9 J! r+ ^* H
=4 =0 =0+3=3 =4-0+3=7 =0+4=4 =2
. y; o8 u" l- w, G; M =6 =2 =2+3=5 =6-2+3=7 =4+2=6 =14 b( u5 N. |# J5 M8 M' D' r" V8 ^+ E
=8 =0 = 0+3=3 =8-0+3-11 =0+8=8 =4
# U% Y" r0 B e/ u* |4 j& L+ W5 P% ? =10 =0 =0+3=3 =10-0+3=13 =0+10=10 =5, z3 `! _ Q5 b8 o3 g, r0 Y
=112 =16 =16+3=19 =112-16+3=109 =32+90=112 =45& P5 E% |$ I5 e3 ^( }
(2)方程组
9 I* E: b0 @: g! @, E1 b# DPn=2n’+3 ……(1)5 u" f# i$ _; d* v T3 L
Pn’=2n-2n’+3……(2)
" v' y+ ^# _, \( b% e0 U2n=4n’+2n’’’ ……(3)
2 X. I- {4 |- q- _0 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9 D& Q2 H: }$ @8 A# b
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. {. \$ b1 r& \+ x* |# E
②解方程的步骤
9 s7 J4 Y0 c/ @设2n=0,2,4,6……偶数集 根据2n的偶数公由数2n’ 2n’’ (2n=2n’+2n’’)
6 V5 t" D% n: G0 u7 ^' ?: Y+ j确定2n’ 求Pn=2n’+3 Pn’=2n-2n’+3 根据2n=4n’+2n’’’求2n’’’=2n-4n’8 c) a) H0 S' ?4 M8 ~6 w$ J3 C1 |
③证明方程组成立
5 f$ |! J+ _) N5 l* F) \即证明Pn=2n’+3 Pn'=2n’'+3 6 O1 x; @, A3 C6 `8 J9 I9 t( R
已知 Pn+Pn’=2n’+3+2n’’+3=6+2n+ b: T; D8 p2 {' S" v, l6 H
又已知Pn’=2n-2n’+3 2n=2n’+2n’’ 2n''=2n-2n',得2n-2n’+3=2n’'+3
( U, |& e$ _) S
! p6 H. f( g1 D, d; B2n=4n’+2n’’’=2n’+2n’+2n’’’ 2n=2n’+2n’+2n’’’* `* Y% I& k7 [6 M& ^
得 2n’’=2n’+2n’’’ Pn’=2n’’+3=2n’+2n’’’+3=2n’+3+2n’’’=Pn+2n’’’=Pn+0,2,4,6……% L; m5 Z# A# |! E9 R0 E: U: ~
Pn=2n’+3% _/ Q9 u/ t; w6 d; L
Pn’=2n’+3+2n’’’
( @0 q; S; R7 q& V) }/ h 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……
9 F; ?% I- C$ b/ e7 c' a即Pn=2n’+3成立
# ]9 ]! c: w% K) T5 k5 }8 JPn’=2n’+3+2n’’’6 p8 h9 q7 m6 o
=Pn+2n’’’% p6 ~- r& r/ E1 W3 N; M- q
=Pn+0,2,4,6……1 f( ^" `* w" \ [$ G/ K5 V
已知Pn到Pn’的距离为0,2,4,6……
. A6 n0 k2 @; w6 K+ o* S, z则Pn’=2n’+3+2n’’’也成立
- Y+ u! [- ?1 o4 V即Pn’=2n’’+3 也成立
8 I; }8 h& z8 Y9 t& h9 x) o! d六,奇质数定理和公由数理论是证明猜想唯一的新方法
8 d4 G% f3 s; d# l/ p+ m1,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: F" h9 _* b. a) o
(2),由于是奇数,它们之间的差为偶数 即Pn’-Pn=2n! h* P' S2 _6 P. B1 `
(3),它们的分布是不规则的
6 }5 m! ]6 g; z5 }( i9 W: B由上述三个特征得到三个定理(见注2)( C( Z0 l8 p7 ]# }4 h0 n" I
即奇质数之间的共同规律9 {0 C2 ~9 p. X2 K8 S/ m0 C
2,以上证明涉及到五个问题% u6 s# q% A5 y- k* Y9 }( r, h
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* v9 e5 q: P/ A1 \. r
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2 ?+ n8 L* `& b$ H/ J& q
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
4 [5 c% A @+ G+ y; S0 n% i8 s a 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
/ r0 i" w5 u+ s3 K9 t 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。
$ c" p( ~; R# Q6 ]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。, F( n, X, s, l
鄙人城请数学界能把公由数新理论写进教材。
0 {0 T+ ]/ c# u( Q' k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2 ^+ I" K0 R p, a
因为因素与理由意思相近或相似- F; |: ]: n4 g) m
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。# m/ t% E* E. i: W; V+ K
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
. P9 E) Z' E' w" N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5 M! q3 m( n& i, k
这里讨论的公和数和公由数是指偶数集(包括0)" V+ k* H: u3 r' i' g
又如,6的公由数为0,6 1,5 2,4 3,3
9 Z4 ?5 k1 i0 m. {+ R. L0和6,1和5,2和4,3和3的公和数为6
. e+ }; E/ G' X. h- T3 j+ x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- I! a3 I' B0 n! R1 ]8 N+ E
任何偶数(包括0)都有一对以上的偶数公由数
4 M! D U2 u+ Z9 } 设2n’ 2n’’ 为2n的偶数公由数 则 2n=2n’+2n’’ 或 2n’=2n-2n’’ 2n’’=2n-2n’
5 i2 c+ x( K8 U: u* c3 O2n的偶数公由数可用 2n’=0+2n’ 2n’’=2n-2n’ 来表示
. r! V6 t2 Z# t f5 H: `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)。
1 _' Z/ V& p* G下面来证明定理一:, c% N3 s0 e' D4 w* \5 D: U
已知:Pn’-Pn=2n’ 因两个奇质数之间的距离为偶数,可用2n’表示。& K1 j$ W) O/ Z( `2 G
则Pn’=Pn+2n’ 将Pn+2n’=Pn’代入上式得(Pn+Pn+2n’)/2-Pn=Pn+2n’-(Pn+Pn+2n’)/2
0 e. Y$ ]4 M$ hPn+n’-Pn=Pn+2n’-Pn-n’ n’=n’ 定理一成立
8 P6 q; k8 z, F6 j5 S" z7 o" w$ Q5 A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)
7 n5 N& v$ c7 ]( M1 Q' Y由上得:Pn+n’=Pn’-n’=M 即M=Pn+n’ 2M=Pn+n’+Pn’-n’=Pn+Pn’; }# f2 q) p$ n* x! R
M=(Pn+Pn’)/2 即M为Pn.Pn’之间的正中间数。( c% J: W+ E) B7 }
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’)
+ a+ b6 i4 W7 m$ `/ @则Pn’.Pn之间一定存在一个正中间数M。则M-Pn=Pn’-M=n’., N0 j8 ^9 Q B- r7 ?
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)5 Y" e' x0 U4 [ c
得Pn’+Pn=2M. M=Pn+n’9 X+ N, y( }4 n, k, ?
例 7 U2 v, {! Q/ Z" E, I9 }4 [7 N
pn 3 3 5 5 59 618 S8 `! [; o2 z$ D- O
5 D! {+ U+ b+ m& n. o( U9 Q
Pn’ 3 5 5 7 67 67& V6 x. D. c m6 ^! D8 V
2n’ 0 2 0 2 8 66 H! N& @( n5 f( ^
n’ 0 1 0 1 4 3$ J. b5 G: @0 f+ F b+ Y
M(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64% a: w2 ^# z# ~* V/ c
2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 1283 k8 ]7 U6 v( A3 {0 P T
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 Q( R4 C" j& Z+ 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’! ^! _( P. \$ k" O2 m; v! f
Pn’=M+n’ 得 pn+pn’=2M
$ e! ^, ]) E7 a! q2 bM(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64
! q: k8 F2 a* N( q: V1 K& t2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128" i% G8 k+ R9 ]7 U l
2n’ 0 2 0 2 8 6
* P% z4 P: l* ?- h2 Ln’ 0 1 0 1 4 3
$ u4 z X: ]" t8 ?, v. d% ~4 @ FPn 3 3 5 5 59 61
9 I% ]$ F) h& u7 ]) U# Z5 [Pn’ 3 5 5 7 67 67
2 C$ u- G+ N8 L4 J& [2 v) ~- }# X. n7 Z' `
注3:在(3)*式 Pn*+Pn*+1=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n式中 ) k& q- T* K" p, I
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)’
/ {% |' J h" `! }# \# t$ _. N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 F T* l- a2 m0 P- Z% O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
) l2 S1 J9 o1 p( d! a* ^1 N% P* c 3+3=1+2+1+2=4+2
9 h: N' a# g- R) H4 B1 A* j/ d% v 3+5=1+2+3+2=4+4, |/ q# N }6 _; @2 `* _, U
5+5=3+2+3+2=4+65 L! a, f9 @: C0 G* a! ?
5+7=3+2+5+2=4+8
9 V- a! q ?6 l* y7+7=5+2+5+2=4+10
/ [; Y3 ^. Y" p& c$ Z% A9 |" `59+67=57+2+65+2=4+122" P4 f4 J1 E) C. K! u9 v+ ~
61+67=59+2+65+2=4+124" ?4 _$ ]2 \! t6 b
…………………………
q' C: [8 k3 c" |4 }3 f在(2)’式中,设 2n’ 2n’’为2n的最后一对奇数公由数
2 \ i* E( S; h) x# 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。; a$ n; ^# z* t
1、1,1、3,3、3,3、5,5、5……61、61,61、63,……∞/2、∞/2。
4 }+ d: @: x# J# A; Y# u若n为奇数时 2n’=2n’’=n! A# o4 K- t. B2 I
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
+ C: X8 F3 y$ m' PM=2+(0,1,1+1,3,3+1,5,5+1……61,61+1……∞/2)# N! v' `, s- r F1 I8 _7 Y0 ?
=2+(0,1,2,3,4,5,6……61,62……∞/2), P) `0 M4 I% Q% U
=2+n=2,3,4,5,6,7,8……63,64……∞/22 u r+ `2 l: q
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+2n6 m2 Q+ z+ E s9 I$ h0 V
即大于2的偶数都可以表示成两个奇质数之和。5 c; h2 }. ^, U/ V* O
笔者 蔡正祥6 x7 x4 K1 f" c4 Q5 h. c
2011-8-6
6 v) L6 l& P/ y通地址:江苏省宜兴市宜城镇环科园丝绸花园51幢306室- [; L. C, M, H/ x
邮政编码:214206 电话:0510-87062749 18921346656 15370276856
+ z. W# p6 I3 N) n籍贯:江苏 宜兴 工作单位:宜兴市张渚镇政府
: X6 D+ K: s: m. T6 \
7 p& T; _9 L1 y& y6 {/ u ^* S5 `8 R% }9 \% D$ e! D
$ F2 S. t' C; m) { |
zan
|