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哥德**猜想的证明
0 x5 Z" p8 [9 y+ O7 ~' Z; |4 S* J 一、质数表示式 A* O) Y6 u2 b0 S( R
1、质数表示式的由来, C/ x% Y1 m! H/ K; X
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.......# \/ {( L" E: 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。) j) \5 k& [/ s. V: I! p
将p=2n+1改为pn=2n+1+2n".......(1)
- G+ t4 ]4 m: p1 K( i. 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. V7 D. x& ]9 V( t: I" }$ ?
以上说明,若两个奇质数(Pn’、Pn)之间的距离为2,即N=1,n"=0% ?; D; n0 _3 N$ `( a! b: _9 a
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。, a9 J. X3 y$ k" V2 [
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42 g9 ^. Z% u( X( o
即N=2,n"=1将n=4.7.10代入Pn=2n+3得11.17.23,
# h7 F% O: k& ~- _+ U1 K% I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。
5 H- J$ i- S4 n, K% ]; |! [由上可以得出,n"与 N的关系,n"=N-1。7 U* N& }: _5 N: L$ E
即(1)式可以改为pn=2n+1+2(N-1)或pn=2n+2N-1......(2)
$ h3 g* t7 `5 N5 O/ S7 U(2)式为奇质数表示式
7 M i6 e p" N D7 b* c, r由奇质数定理1(注2)得M=Pn+n’
* |& z3 Y" t) E- d1 E: }7 L+ p 将(2)式代入上式得M=2n+2N-1+n’ Pn+Pn’=2M=4n+2N-1+2n’+2N-1! I. |, z; k# R/ J7 [
因pn=2n’+2N-1 则Pn’=4n+2N-1……(3). ]+ M0 k. \& \9 } Y
由上得Pn=2n+2N-1......(2) Pn’=4n+2N-1……(3); q, Z* t9 U; [0 M8 w
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
, @3 S9 X9 g% @! e4 D2.证明两个质数之间的距离为0、2、4、6、8…∞即整个偶数集。 9 Y4 N$ H: T* |: f0 Z2 ]% v
假设:两个质数之间距离不包含整个偶数集,如不包含2n"。
8 J$ |* p" |) @' J6 o2 }9 |+ H2 [设2n"=0、2、4、6、8……∞。9 k6 n9 c* Q- k- @0 P
即Pn'-Pn≠2n"……(4)式中2n"=0、2、4、6、8……∞
- e8 p$ ~( M. l9 [' y' @: [2 P根据奇质数的表示式Pn=2n+2N-1……(2) Pn'=4n+2N-1……(3)9 y! Z# C9 P# D
用2n"、 4n"分别代替2n 、4n 3 Y$ U4 `7 @! G. y0 e1 E
Pn'- Pn= 4n"+ 2N-1 -(2n"+2N-1 ) Pn'- Pn=2n"……(4)’4 H! f( G l$ X$ g
& ]0 H- D3 u0 v& N7 V
其结果(4)’式与(4)式相悖,证明(4)式是错误的。. H% ]. h T0 }% 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。
' w/ s$ B$ ^) `/ j即Pn'- Pn=2n…(4)’'式中n=0、1、2、3、……∞
+ ~8 H4 E2 R& D例如:2n"=6,2n"+1=7,4n"+1=2×6+1=13,13-7=6
. F( |# f, x( |& y+ B/ C/ b2 s2n"=40,2n"+3=43,4n"+3=2×40+3=83,83-43=402 {, [1 u/ t9 G4 a u2 ~# Q7 x
2n"=80,2n"+3=83,4n"+3=2×80+3=163,163-83=80
1 N/ R8 a1 g, |0 d2n"=100,2n"+27=127,4n"+27=2×100+27=227,227-127=100
6 u3 l+ n7 f2 h0 t$ H/ x& x3、奇质数表示式Pn=2n+2N-1的证明1 b: B) l8 i% I9 c& }
直接证明不行,亦可用两个奇质数之和的联合式来证明/ h1 ^3 h# A2 }6 P
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。+ y" m4 s/ N; I7 e
在(1)式中设N=2,2n’+2n”=2n,即2n’,2n”为2n的偶数公由数(注1)$ `2 r3 `* k. S% H' N) r0 y1 D
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n……(2)+ T0 G/ X' o- S$ O
在(2)式中设Pn=3代入(2)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n……(3)0 F+ f3 F( J7 P! H* _( e0 u. S
又因两个奇质数之差为偶数,用2n表示,即Pn’=Pn+2n+ u5 x9 q/ \6 Y/ {: b# t* U$ M
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,
1 X7 P4 Q! W) m) J即证明(1)式在N=2,2n=2n’+2n”的条件下从理论上成立
2 F8 a1 [( F4 m# `8 q+ z或Pn=2n’+2N-1和Pn’=2n”+2N-1在上述条件下也成立。
) M/ U( Y! ^6 H: K8 D+ i从而证明了奇质数表示式Pn=2n+2N-1从理论上成立。0 `5 Z: y, X g! t! j% w: K7 n
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 L3 Q2 B" p, d d/ p" a4.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……
4 p$ p& y* H& T% V+ {! E* D' _4 ~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 E- F |8 D; D: D
(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 P6 P( e' E! ^2 W V* d
二、证明n为自然数集时(2)式Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n成立,, ?6 W% q! @# F9 d
1、在(2)式中设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数
% R) p q+ r8 x& M+ R$ P若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,代入(2)式,
' Z$ a) k! D6 L
1 E1 o" D5 O8 [" B0 ]' n得(Pn+Pn’)/2=2n’+3=2n”+3=3+n……(4); g5 I* n1 N6 a( N- ^5 r' t4 y2 Q
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
& V+ h* O2 H2 W- H同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+3=2n”-1+3=3+n……(4)’7 L6 h# K3 G5 K: r8 t% \4 z
在(4)、(4)’式中设Pn=3得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn=Pn+n……(5)
: n& [# p5 V. D% H% |( y(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn=Pn+n……(5)’3 j I' K# W/ z0 U I% r
2,由奇质数定理一、二(注2)得知(Pn+Pn’)/2=M M= Pn+n
5 ?9 W# K. w& d6 M9 Z: M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
' r. q! C) i( t9 ]4 {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)+ V( N1 f: Z" W0 Z0 E" I- o5 w
设pn=3代入得M=3+n=3+0,1,2,3,4, g( p4 a, R( v% 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.& o7 T6 `) N2 N: [+ [) ~
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。
2 o, ]* y( N" K" v: W/ V例
8 S1 K, l6 L8 ^5 _, g5 xn 0 1 2 3 4 5 6 60 61* Y% ] u% n3 {
2n 0 2 4 6 8 10 12 120 122
6 q- r7 ?4 ^5 P/ }2n’ 0 0 2 2 4 4 6 60 602 ^( u* O! W1 z; \+ Q) [* V+ _, A
2n’’ 0 2 2 4 4 6 6 60 620 f0 Q; d) Z9 U$ I& T- Z
M(2n’+3或n’+1+3) 3 4 5 6 7 8 9 63 64
9 ` I" A6 C( [8 D$ dPn 3 3 5 5 7 5 7 59 61
! Z' j# n7 a2 Y; [/ o. U. iPn’ 3 5 5 7 7 11 11 67 673 |( T. B- p0 p
Pn+pn’(2M) 6 8 10 12 14 16 18 126 128
: j, Z9 x+ t; V5 h( s( X' _
9 Z; I4 ~) I2 x& J4 X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。$ N: J1 l; F+ a- K% U1 G$ }8 t
又例如,2n=22222222222222222 n=11111111111111111; v. Q, F! i/ ~( R' b$ s$ Z
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
, V3 `; S( d5 b- Y0 N5 ^0 j6 P则 Pn+Pn’=2n’+1+Pn+2n’’-1+Pn=1111111111111110+1+3+11111111111111112-1+3=22222222222222228% k! {6 X0 C0 T5 [/ ?
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n’’-1+Pn=Pn+n=3+n=M$ n* c: X3 [" S2 u9 ~
M=11111111111111111+3=11111111111111114$ e0 z- p0 s! y H, o4 Y
根据定理三,因M的左边相邻处找到Pn
# n. [$ M5 t2 \5 x/ O! [然后通过n=M-Pn 求得 n由 Pn’=M+n 求得 Pn’
4 R$ h) J0 ~) t3 O! O; r% e已知 M的左边相邻处找到Pn=111111111111111111 n=M-Pn=11111111111111114-11111111111111111=3
$ H' T: I: K! f8 sPn’=11111111111111114+3=111111111111111178 z" a3 {8 v0 A/ K) s9 l
Pn’+Pn=111111111111111111+11111111111111117=22222222222222228
% `- e" z- y$ w5 `( W: X6 i7 x
) U+ d. W+ K3 q" }' ] =2M=11111111111111114X2=22222222222222228
& M% N- x( k! A: i, \三,也可以这样证明7 r/ f& ]3 c, D
1, 在Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1)式中
+ m( N/ \6 R6 _, @( I& Q5 v; b设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数
6 V3 E6 ~, {$ N" q+ G, \0 C若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,0 g8 y* ^* o; K, x X6 m3 d' f0 y! u5 C& N
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
6 T5 ^7 S6 ]3 c, m代入(1)式 得(Pn+Pn’)/2=2n’+2N-1=2n”+2N-1& `, q4 u1 X0 t* P) y6 g1 t
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+2N-1=2n”-1+2N-1, I D. h8 e7 D8 I6 f3 [
或(Pn+Pn+2n)/2=n+2N-1=n+2N-1
8 p1 _" z7 e6 t9 }Pn+n=n+2N-1=n+2N-1 得Pn=2N-1 ]0 J' B/ j7 N* Q# \1 s
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn
7 U7 s' J1 \2 U) v: Y或Pn+Pn+2n=2n’+Pn+2n”+Pn(恒等式)' k& z8 i! |! y9 k0 }( Q7 \
由上证得 Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1) 在理论上成立
4 k9 R% L, s+ n+ ]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+ T* k0 \- X J) [
设pn=3代入得3+n=3+0,1,2,3,4,' J/ ?$ H P9 p4 F" e! ]# P
5,6,7……=3,4,5,6,7,8,9,10……63,64……3+(∞-a)/2,4+(∞-a)/2)[a>2(Pn+1)]
& C* I) K1 Z6 P& y. v o- x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; q8 d3 r6 i v) k8 o: G
或Pn*+Pn*+1=6+2n
* X! G( z! F7 A4 R& P6 ?2, 因两个奇质数之间的距离为偶数 用2n表示
% J# m# k! \3 x即 Pn’=Pn+2n 得Pn’+Pn=Pn+Pn+2n……(1)
; C. l" {9 m& i, @1 f% R5 S6 b在(1)式中 设 2n’+2n’’=2n 即 2n’ 2n’’为2n的偶数公由数 9 i& Q! ]% J. N8 B
代入(1)式得 Pn’+Pn=Pn+2n’+Pn+2n’’……(2)
, V& t( i" ]* X. \设2n’ 2n’’为2n的最后一对偶数公由数 / s: B$ w: F. w/ z% \% }' c$ e
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n
0 O) N+ I, }+ G, s4 C得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn
1 f4 J9 O! F, R若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
" v4 S; g7 x2 G( c! z" z6 @0 j同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn
, I$ Q+ D5 |: K5 d! e# ]5 y即 (Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+1+Pn……(3)) L" f, M$ `9 R
n为偶数2n=0,4,8,12……& n8 N5 y( X" H. X7 n; x. n2 m
2n的最后一对偶数公由数为0、0,2、2,4、4,6、6……
6 E9 |& R* t9 x8 g2n’=0,2,4,6……偶数集% }: X/ |; v2 I- y. V: h+ F, }
n为奇数 2n=2,6,10,14……9 [/ w! ?* Z1 Z4 b; ]- l5 n
2n的最后一对偶数公由数为 0、2,2、4,4、6,6、8……
) a/ k# t& M8 m1 j: S) r4 \2n’+1=1,3,5,7……奇数集
/ h# U+ @: J9 e8 M2 k; p9 S7 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
0 @" n$ G0 d' ?3 [$ qPn’+Pn=2Pn+0,2,4,6,8……偶数集 , J5 m2 x" Y# I" V8 v {/ H4 I
设 Pn=2 或 Pn=3$ M% w. R$ x2 i+ V! u+ {
代入上式得 Pn’+Pn=4+2n或Pn’+Pn=6+2n
" a0 G# k( ^7 h" Y四,奇质数定理三的证明
; `- o0 Q" t9 z7 e(1) 已知M=3,4,5……大于2的自然数集n’=0,1,2,3……自然数集
1 I% ]: S) C# U又已知Pn’-2n=Pn Pn’-0,2,4,6……=Pn" M- M; T# b5 m* z% y* s
Pn’-0,1,2,3……=Pn+0,1,2,3……=M- [1 ~4 R3 e; _9 q
Pn=M-0,1,2,3…… Pn’=M+0,1,2,3……# |! E$ A+ N1 Y0 y1 j, M2 c: l
或 Pn=M-n’ Pn’=M+n’, `% q0 I" s6 \ M5 N; u3 W
由此证明了 Pn=M-n’ Pn’=M+n’或Pn+Pn’=2M 成立! ?5 [- K) Q" ~2 t/ X! y
(2) 实例说明 Pn=M-n’ 即Pn=3,4,5,6,7,8,9,10……-0,1,2,3,4,5……! \/ y; b$ N, X- Y
Pn’=M+n’ Pn’=3,4,5,6,7,8,9,10……+0,1,2,3,4,5……: S6 V+ x% m% k! W1 k; P
得 Pn=3-0=3 Pn’=3+0=3 M=3 2M(Pn+Pn’)=6
' e. ~" \; p' n =4-1=3 =4+1=5 =4 =8' ^, j$ k8 g4 r
=5-2=3 =5+2=7 =5 =106 O# g' t/ I' [
=6-1=5 =6+1=7 =6 =12
/ P! a& N- Y* k0 O, f( q- ~ =7-0=7 =7+0=7 =7 =14
( ?5 W* J: @9 X" t2 @ =8-3=5 =8+3=11 =8 =16
% c1 I; B; f/ p) o =9-4=5 =9+4=12 =9 =184 G$ \2 s5 a( b. d
=10-3=7 =10+3=13 =10 =20. `' P% }5 K/ ]6 u( g
=11-6=5 =11+6=17 =11 =22" p" W3 Y" ^5 t, V5 o
=12-5=7 =12+5=17 =12 =24. W0 y# h! ^/ s P+ m
Pn+Pn’ =3,4,5……-0,1,2,3……+3,4,5……+0,1,2,3……
6 f9 E( D K3 r7 m& ?9 R =3,4,5……+3,4,5……=2x3,4,5……=2M=6,8,12……=6+2n1 ?: m2 U0 T. t$ c# e
(3)已知M-n’=Pn M+n’=Pn’ ) L3 x" M7 e, p3 s. H# Z
或 M-0,1,2,3……=Pn M+0,1,2,3……=Pn’
7 ?0 K$ W, T7 k2 X/ j" ~" `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* E' I: S: p+ }! m5 ]
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)& K) `8 C7 z8 `& w
由此 从从实例上、理论上证明了奇质数定理三的成立。7 K& K X, _7 t# M/ [9 B* Y) c
五、质数表示式的证明6 F n9 K! V& U
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
- G0 A' S7 }" n- e在(2)式中2n’+3 2n”+3必须为奇质数,即Pn=2n’+3 Pn’=2n’’+3
8 S' h1 F Q4 a R6 k. B: L. g: L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
9 M6 ^1 {1 n1 y =0+3+2+3=3+5- d/ }3 U! {3 F; R
=0+3+4+3=3+7
: E3 C; w. I9 _: T =0+3+8+3=3+11' l4 ] L2 Z' z
=0+3+10+3=3+136 O1 |- p: p5 ?
=0+3+14+3=3+17
' M9 v0 i% \" u H c3 I8 l+ E =0+3+16+3=3+19
0 q9 O; ~+ [) i/ R U* `2 Z e0 A3 \ =0+3+20+3=3+23
/ H# y; c# P- S: z# h& d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" |+ r: g. c& N! f; U1 h& M& W" n
即6+3=9 12+3=15 18+3=21 22+3=25
/ j2 `* R) t9 G9 T* C, 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
& O) p* g2 W$ wPn +Pn’=2+3+4+3=5+7' P) u; \& [, F( C: f: U1 ^, s
=2+3+10+3=5+13
" ^% y2 s* p3 J- Z5 w =2+3+16+3=5+19: e( Z" t1 a( C( y& k8 O# ~
=2+3+20+3=5+239 \; R1 m: [. ~4 G) 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: V a r5 J* F, h
=4+3+28+3=7+31( y3 n# Q5 h7 m
=4+3+44+3=7+47
; j) O2 N$ z5 L! N =4+3+50+3=7+53
/ [5 P/ M/ g7 p3 |8 R* @2 _3 w又如n=46,61,2n=92,122它们的偶数公由数如下
+ r7 C) u% u, Y$ r1 Q$ _. w0,92.2,90.4,88.6,86.8,84.10,82.12,80.14,78.16,76。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)) ^ W! C5 d+ n' h0 z
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)/ \. \" ?' X0 a$ h5 v
它们的偶数公由数分别为24,31对。
$ u/ \: V: v- q! \1 g, e2n=92的有第 9,15,18对能用 即 Pn+Pm’=16+3+76+3=19+79
\6 ?+ B# E" T3 ~: [ =28+3+64+3=31+67* ~. u9 s2 B. S( Y6 K
= 34+3+58+3=37+61! c9 _, [ k2 u
2n=122由第9,15,30对能用即Pn+Pn’=16+3+106+3=19+109
- J @+ Y1 g Y! N, U" t6 e$ d =28+3+94+3=31+97
; G" c. Q# W0 `9 Y0 y7 Y0 F =58+3+64+3=61+67
6 B- q+ k# j- I0 k1 I$ j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
3 ^" w: X2 [, I$ N- \: t0 X2n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 W) G: U" A0 W2 \ =2n’+1+3=2n’’-1+3$ }* @5 t" p2 k- e1 e' a, X
=n+35 J: A$ `: v& c4 G: A4 F( _# y" r
=3,4,5……
, O, y" N, }5 d. U' d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/ `& R' @; ~# @8 L- L
2,质数表示式的证明" A4 Z; G: [- S) c( @
(1)已知Pn=2n’+3 ! t) ?# `# ^4 e6 J
Pn’=2n+6-(2n’+3)
9 O0 B8 H2 I8 g" N+ M9 o Pn’=2n-2n’+35 t: O& Y( i0 j: B, E9 l3 l& y
又已知 Pn’=2n’+3+2n’’’1 {6 I) k1 s# o, {3 f8 H% q$ Y
2n-2n’+3=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’# T& Z8 ?/ s( p" G5 N( w) ?
Pn=2n’+3 ……(1)" o+ \4 ]1 a9 E
Pn’=2n-2n’+3……(2)' \* I+ d1 H) ]- J" k
2n=4n’+2n’’’ ……(3)
6 i4 @6 |, D6 q4 m: n! Q- W2 E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
) k, v. I# r9 c; n& ^2n=0 2n’=0 Pn=0+3=3 Pn’=0-0+3=3 2n=0+0=0 2n’’’=0
7 N. N; a* ]2 H, b =2 =0 =0+3=3 =2-0+3=5 =0+2=2 =1
$ _9 [, c& g: {3 \7 T =4 =0 =0+3=3 =4-0+3=7 =0+4=4 =2% M" K. _8 }. C1 R; f5 M q3 K7 n* q
=6 =2 =2+3=5 =6-2+3=7 =4+2=6 =1) O0 P2 M. k* M7 f, W8 z
=8 =0 = 0+3=3 =8-0+3-11 =0+8=8 =4 f' `" r5 W( @% T/ ]& ?
=10 =0 =0+3=3 =10-0+3=13 =0+10=10 =5
4 I- L" `; O) W2 ^1 a8 @ =112 =16 =16+3=19 =112-16+3=109 =32+90=112 =459 s2 h' l+ \1 Y
(2)方程组
! F' e! G G% ?( s1 r0 ]( M: H4 U2 DPn=2n’+3 ……(1)
: P4 n" P8 z, q, o8 G4 P8 X- `Pn’=2n-2n’+3……(2)
# Y" }% T( Y+ s+ A8 E7 \- T2n=4n’+2n’’’ ……(3)
, v( T+ G, ]) e4 Q* a3 U. {' Y① 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
& r q# j+ T9 i0 A: G, r3 b! \8 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0 Q0 A$ k. ]0 {) L
②解方程的步骤 6 _5 X4 a- U6 W Y
设2n=0,2,4,6……偶数集 根据2n的偶数公由数2n’ 2n’’ (2n=2n’+2n’’)6 ]8 U5 x6 w6 f0 `9 k9 D
确定2n’ 求Pn=2n’+3 Pn’=2n-2n’+3 根据2n=4n’+2n’’’求2n’’’=2n-4n’0 s# H* o1 w) E& |% i7 i7 B
③证明方程组成立 ' _; h! E5 }5 [ z, I z
即证明Pn=2n’+3 Pn'=2n’'+3
& c6 b/ y# ?4 D* u已知 Pn+Pn’=2n’+3+2n’’+3=6+2n. r& ?. u* z6 M7 a1 D( K
又已知Pn’=2n-2n’+3 2n=2n’+2n’’ 2n''=2n-2n',得2n-2n’+3=2n’'+3 3 }1 u0 z* m6 I
n& _! _- |. n ?7 k* d2n=4n’+2n’’’=2n’+2n’+2n’’’ 2n=2n’+2n’+2n’’’- @ z4 ?( M9 \
得 2n’’=2n’+2n’’’ Pn’=2n’’+3=2n’+2n’’’+3=2n’+3+2n’’’=Pn+2n’’’=Pn+0,2,4,6……
0 T# S0 K6 d& x) J6 k$ ~Pn=2n’+3
) Z" V% ]5 @! TPn’=2n’+3+2n’’’" n/ |' r( O; e& j8 D. d6 ]1 y& p
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……: Q4 e% i; d; @: m
即Pn=2n’+3成立; ^& I8 K+ C n7 y" d( v! U7 j5 S
Pn’=2n’+3+2n’’’1 y$ m6 J$ N, B& X- K7 E9 w) r
=Pn+2n’’’' G X, j7 X# M; e% [, F0 R) B
=Pn+0,2,4,6……: w5 L7 v; c3 M
已知Pn到Pn’的距离为0,2,4,6……+ l8 X, D$ K0 }8 d, `8 y; `$ G
则Pn’=2n’+3+2n’’’也成立
, D7 D( ^) J/ Q( J, h Z' [+ o$ f1 J即Pn’=2n’’+3 也成立
+ {$ ?: y, Q* t, b3 F4 f六,奇质数定理和公由数理论是证明猜想唯一的新方法
3 E. y( B% r- S: q1 F1,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$ q$ Z/ D j& w/ C4 G. `
(2),由于是奇数,它们之间的差为偶数 即Pn’-Pn=2n
1 c o0 |0 w' F) K- e! y(3),它们的分布是不规则的$ Y0 S6 Q/ W2 y' o! j( o
由上述三个特征得到三个定理(见注2)3 x% x0 L1 s$ o1 P
即奇质数之间的共同规律3 n5 V+ @! i3 f& R: p0 m& M5 T
2,以上证明涉及到五个问题8 }( q: |$ ?, f8 @# B$ D' k) l
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" s: g' _ O A6 f
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9 _1 n7 n: |& {/ e! M, _0 D( E
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1 I& _. \# J3 ~# x! t/ @/ 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* J; n1 ?3 o! {1 N" I7 r
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。
/ K( o0 K/ r1 X9 w1 ?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。+ i, B1 ? f5 H Q& c: g: _, @+ q
鄙人城请数学界能把公由数新理论写进教材。$ ~! R$ b/ r, m& t
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
# Z# X% i2 c { w5 V4 e2 o; _; a因为因素与理由意思相近或相似5 o. L% t$ a, d# Y& P3 Y1 l
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 M+ b7 O: l7 o4 Y* w5 f; N) e. q3 u/ G
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
' P) g% f& N4 X5 E& u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
' S- O% L$ Y3 i/ k' A这里讨论的公和数和公由数是指偶数集(包括0)
) P: j& ]0 p/ X' z3 G7 O$ u1 X1 G又如,6的公由数为0,6 1,5 2,4 3,3; e' }; @6 ~$ J# a. }5 t
0和6,1和5,2和4,3和3的公和数为6
2 @+ y% B* n7 O" u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8 C3 l! y) A3 Z+ s
任何偶数(包括0)都有一对以上的偶数公由数6 K* K# R/ {9 Q
设2n’ 2n’’ 为2n的偶数公由数 则 2n=2n’+2n’’ 或 2n’=2n-2n’’ 2n’’=2n-2n’
3 g+ t3 d& l9 | _1 C) ]2n的偶数公由数可用 2n’=0+2n’ 2n’’=2n-2n’ 来表示
. Z% s3 z( g5 m- 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)。
7 }, C3 u. R# D$ U下面来证明定理一:# L2 w) f( n$ L- }9 t K) Q9 c0 A) f8 F
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 m+ y) h4 N* p2 p3 p: H) k5 }
则Pn’=Pn+2n’ 将Pn+2n’=Pn’代入上式得(Pn+Pn+2n’)/2-Pn=Pn+2n’-(Pn+Pn+2n’)/2
( }8 s6 ~) A0 S: s$ J1 y, @Pn+n’-Pn=Pn+2n’-Pn-n’ n’=n’ 定理一成立
! L& h/ }: ~8 Q+ G- R& y$ ~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)
9 r, f4 o2 S1 J q" H$ m由上得:Pn+n’=Pn’-n’=M 即M=Pn+n’ 2M=Pn+n’+Pn’-n’=Pn+Pn’
8 m! r7 H/ \" u/ Q0 aM=(Pn+Pn’)/2 即M为Pn.Pn’之间的正中间数。
' s3 c# z7 I* }4 _4 U; O+ l8 s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’)
+ e. F& p0 \; a/ J. E) e4 `6 ], q5 d则Pn’.Pn之间一定存在一个正中间数M。则M-Pn=Pn’-M=n’.$ L, W2 _/ i6 f/ i2 T' S6 |% 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)
; u3 G% |7 t$ u得Pn’+Pn=2M. M=Pn+n’
' z7 a( G2 b8 D& Q# d% w/ [例 % i0 u7 v7 [- p, h, {: ~
pn 3 3 5 5 59 61
$ W: A9 u, i8 P. V# p: A4 ]6 Y! l% R+ }. `( e
Pn’ 3 5 5 7 67 670 V4 o( e! A A' x3 Z
2n’ 0 2 0 2 8 63 t: z# n( D% d4 }+ k3 l9 X
n’ 0 1 0 1 4 3% j! }/ A# E1 c6 J1 J, w7 H9 w+ v/ J
M(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64
6 s7 s+ t' s }- T: O Q1 a' O2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128
3 Q' d$ q1 Z Y1 U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)
5 B n; B% C! x- S" x- @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’. r- T2 d5 C, b* V: K) z
Pn’=M+n’ 得 pn+pn’=2M8 y& z4 |& `6 s( t8 H/ ]5 r+ _
M(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64) y5 h" X9 k) b# r! R6 T3 `
2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128
, E1 i( T$ \0 I/ s8 g5 i E2n’ 0 2 0 2 8 6
' u$ J: L5 E* g2 @: l9 pn’ 0 1 0 1 4 3
/ g" W# L) f0 u8 ] l- J( LPn 3 3 5 5 59 61& B3 W: e) u2 o5 K4 g
Pn’ 3 5 5 7 67 67
! v0 U ]4 T" \" ~/ J
* V# F3 S! |# R+ c' X注3:在(3)*式 Pn*+Pn*+1=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n式中 & P" k2 [9 Z7 O7 U! N. b/ T
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)’
( P* a" t" \# V+ S! ~5 }: j8 ^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)6 c# G# I/ W! z4 L. J2 q' H: c- y
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 N! ] j3 \
3+3=1+2+1+2=4+2
! u$ _+ k% x" e# J1 B" u 3+5=1+2+3+2=4+4& U( _& ^. G. x0 h: M
5+5=3+2+3+2=4+6. {# R% S! B. g% Q8 ~
5+7=3+2+5+2=4+8: G1 U1 a: \ x# P# y# h4 J* d
7+7=5+2+5+2=4+10
4 \2 l5 J& c+ b% @: J0 Q' X59+67=57+2+65+2=4+122
) j) W+ Z/ c& i6 \8 _61+67=59+2+65+2=4+124' f3 R q, M5 b4 m1 @$ J& O
…………………………- {" V% a Q: C' j
在(2)’式中,设 2n’ 2n’’为2n的最后一对奇数公由数
$ n1 y) n6 p- N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。! a6 z2 C7 T' J9 o
1、1,1、3,3、3,3、5,5、5……61、61,61、63,……∞/2、∞/2。) Q& }) k4 f1 P# ]$ q' B
若n为奇数时 2n’=2n’’=n9 _7 d( T0 o. \2 R: v* V5 x, 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
, W+ y0 Q9 C8 @; f6 C5 N3 E3 r# e" cM=2+(0,1,1+1,3,3+1,5,5+1……61,61+1……∞/2)
) P0 @7 A& ]8 F/ N3 \1 E( G =2+(0,1,2,3,4,5,6……61,62……∞/2)$ U0 Z4 m- T. X. ?& I
=2+n=2,3,4,5,6,7,8……63,64……∞/2
. g2 t# Y1 R* T5 ^' V* ]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$ T% M+ o# q9 x" Z6 y
即大于2的偶数都可以表示成两个奇质数之和。
% s, z, x# l: E8 n笔者 蔡正祥
$ ?; Q# j3 T+ z- A% q$ C 2011-8-6
' o: o9 _7 a, v+ X) O' B3 ]7 `通地址:江苏省宜兴市宜城镇环科园丝绸花园51幢306室# w: j W: A3 Q$ r, ?
邮政编码:214206 电话:0510-87062749 18921346656 153702768564 }7 V+ G1 i% `( N4 B
籍贯:江苏 宜兴 工作单位:宜兴市张渚镇政府
2 B- X. q% ]8 m, T1 x! t1 x
: \, z+ H! t4 O- D/ ~
" F& `. Y: i% D' I- Q( ?1 f L" q6 F/ A, C" H( d$ e* v
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zan
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