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本帖最后由 shuluns 于 2013-7-22 13:48 编辑 . G7 n2 ^, W4 c# o6 o( `% u0 w
/ \+ \( m% C4 B
( X: S j7 v2 V V9 o. R: U9 t: b) g中国学者提出广义哥德巴赫猜想 3 V$ k9 x! g+ t$ H" i+ I
" @$ b+ |4 e6 T3 K' U0 M/ I' V" u
2 I5 p- n% B& |2013年5月,张益唐在哈佛大学作报告率先证明“弱孪生素数猜想”的同时,法国高等
! W' H$ |& G1 Q师范学校教授Harald Helfgott在网上间接证明了弱哥德巴赫猜想:任何一个大于7的奇
4 I7 U: m, t& B8 }数都能被表示成三个奇素数之和,从而彻底解决了三素数定理。2013年,是世界数学界
( j. B2 u Z# U, M# i( Y7 C的素数年。 " p; o+ v) [$ L9 u1 X: x
# U- c: L \' ?. K" Z7 z% i# p哥德巴赫猜想:任何一个大于4的偶数都是两个奇素数之和。 ) z0 G# F6 O8 Q3 r0 d7 X& ~' v! i
- C( ^. I! V" a% S* q: _中国一学者在10多年前就提出了广义哥德巴赫猜想:素数对称性定理。 ' r* N( {* L) E8 D# ]; o W/ h9 @
5 d$ X' C& O1 J定理如下:( I) g0 k4 b8 q$ a* Y, c( P
在首项L与公差q(L<q, q≥3)互素的等差级数中,对于该级数中的任一项x/2,x/2 >φ(q)*q^2,
& X+ h2 W7 `- Z7 I( v( Iφ(q)为q的欧拉函数,至少有一对素数关于x/2对称。即:x可表示为该级数的2个素数之和。
2 }' E4 u) U' ?$ e+ U5 { \
9 u2 r- O/ s( D- {) J. Q3 o# |/ [G(x,q)表示该级数中对称素数个数。( O+ B; j; P0 d J
当 q=2^m,G(x,q)≥1/φ(q)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。当 q=2^m 且x不能整除
6 Q# {6 X2 q' g& l, W5 V小于√x的奇素数时,G(x,q) =1/φ(q)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。
( V i( Y% {* w3 K当 q为奇数时,G(x,q)≥1/(φ(q)-1)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。当 x=2^n 或x不能
- W& M6 i2 i" u9 _$ _整除小于√x的奇素数时,G(x,q) =1/(φ(q)-1)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。, K7 [9 d; `- M# c5 U, g6 e
当 q=2^m*j(j为奇数),G(x,q)≥1/φ(2^m)*(φ(j)-1)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。当 2 I$ F4 [! Y2 \& [, h2 @
q=2^m*j 且x不能整除小于√x的奇素数时,G(x,q) =1/φ(2^m)*(φ(j)-1)*1.32*x/(ln x)^2 0 `- J4 `' e7 i4 a2 F% n
+ O(√x/ln√x)。" |' b& g# }! L4 C& _, K
A+ t4 c# ^/ N
由此可见,当q=2,q=3或q=6时,G(x)=G(x,q)≥1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。即哥德巴赫( H! P. u* i1 \/ P
猜想表达式。当q=2,q=3或q=6,且x=2^n 或x不能整除小于√x的奇素数时, G(x) =G(x,q)=
9 D! E! g0 l6 b1 y0 h1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。即哥德巴赫猜想表达式与孪生素数猜想表达式相同。
3 f) D2 H: _8 B* {当 q=1或2,即哥德巴赫猜想。
: m& o0 d" d& I; i! |+ h5 ` y; j' p
Hardy曾说过:“如果哥德巴赫猜想有一天被证明,其方法应该类似于我和Littlewood 8 {1 d3 w4 E) E" Q
的方法”,不是圆法无力,而是我们的分析工具不够。我们不是在原则上没有成功,而 * W. G9 ?0 i- n/ |8 u. E& H7 O
是在细节上没有成功。”
! g3 u+ @3 i7 k c2 ?
9 `8 X7 T2 S6 }2 m2 S) d证明哥德巴赫猜想最有效的两种方法圆法和筛法,现在只能逼近,无法成功。是方法的
; N/ O: z0 L9 r% F! p局限还是细节的疏忽?令人深思。
9 h- l; D, f ~
0 q( `$ S& Q/ g" k- g" v哥德巴赫猜想与孪生素数猜想同源。 9 n) p, z; [% w
" I( T# X' E* ^- ]2 l& P B孪生素数猜想:世界上最远的距离,不是7000万到无穷大的距离,而是彼此相邻,却永
3 U" H; I# q. c- ^0 ]' L/ Z! g远无法走到一起。哥德巴赫猜想:世界上最远的距离,不是无穷大的距离,而是彼此相
5 G4 v U7 X$ [: `' ]; B/ h! H% c对,却得不到社会的认可。
2 J4 d) J$ l- e: l' |% Z# M; I J) ?. k# E+ y
广义哥德巴赫猜想所提出的素数对称性定理,揭开了素数的对称性分布之谜。无序中的 " X( h7 N1 p1 w
有序,有序中的无序。素数的对称性,才是哥德巴赫猜想的本质。问题的提出,也许比
" a+ c8 |5 m. T4 ]: j解决问题本身更有价值。 5 i* c$ q8 t& \' n" `& n* o
# _ @8 t3 K8 }/ N$ y4 e7 B. a
素数对称性定理的发现,犹如打开了素数分布的黑洞,过去对哥德巴赫猜想的所有证明 & C) S4 H' |6 E3 g7 L, J
,包括最好的证明(1+2),有可能变成废纸一张。也许这就是素数对称性定理不为人 ! I1 V8 `) l# i4 I2 c0 s
知的原因。 + x0 F6 v9 G; E7 w; a9 I" O
- B4 X/ K1 b& Q' z( U一数学教授曾经对此定理作过预测:除非外国数学家首先提出,否则国内无人接受。
! X7 r5 ~. C6 x$ F R# [/ b# `( ^
/ k7 v/ Y: o, j& r张益唐破译的弱孪生素数猜想,其实是广义孪生素数猜想中当q<3500万,2q<7000万 # ?1 O$ \7 J/ R3 x" E
的弱形式。q=1,即孪生素数猜想。对于数学家来说,7000万与7000并无质的差别。如同
/ A# a2 o& F6 m+ Q* ]6 e宇宙演化的历史,时间静止一般,一万年与一亿年也无质的差别。 % f0 {$ J3 L8 H, a2 A. {/ Q- |
/ v4 F t) _! Y! v( [! W孪生素数猜想首先从广义孪生素数猜想取得突破,出乎数论学家的意料。哥德巴赫猜想
3 [. N8 j* y% K l L3 m+ H能否另辟蹊径,从广义哥德巴赫猜想取得重大进展,也未可知。 6 k$ W: n" E9 ~9 ]$ r! {2 T H
" ]; L: O/ ~& B; B s% N- o- ~% Q素数对称性定理,无疑是一个惊人的发现。它不但揭示了素数对称性分布的普适性,而且 4 ]; h8 @5 T* I+ O8 w( q1 z$ f3 z
揭示了哥德巴赫猜想与孪生素数猜想内在的同一性。
1 m3 s2 {# S* ^* ]0 z/ g" ^0 k( q1 ]
4 ~$ u A f4 V/ }% D* Z4 b附:关于算数数列中素数对称性定理的科普说明
\) N; e( [- `" h" l% S+ f1 s; a
# E' D' ^. M! w+ `
( d+ k& T9 R/ Eq=1,为自然数列。q=2,即奇数数列。
! G" e3 r( Z9 z2 y/ \& B y; h" |0 M2 f* O. q- B6 P/ b
q=3,因为64=1+3k,取N/2=64,N=128。此时,能表示为1+1的素数个数最少。只需考察素
# T; a1 y+ N7 v4 }数个数最少即可。 3 e. `# O. Z% w8 M
首项为1,公差为3的1+3K数列为: v, g, h; [5 B" d
1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,34,37,40,43,46,49,52,55,58,61,64,67,70,73,76,
4 `2 r6 _/ l- [; H6 h6 C* z$ {9 g79,82,85,88,91,94,97,100,103,106,109,112,115,118,121,124,127。
+ ?6 p* H6 @: i w当N/2 >φ(q)*q^2,即N/2 >18时,N >36时,128可表示为这个数列之中的两个素数之 * C1 x5 |. b; y" `' ?2 f" a6 @. o
和。 8 g$ l0 E. z$ N% t d
128=19+109=31+97=61+67。共3对6个素数。
! c! r0 D, b, C3 x! V0 t+ O1 [) g' R, r% Q+ r" `7 S
q=3,因为62=2+3k,取N/2=62,N=124。此时,能表示为1+1的素数个数最少。 ) w* ^. u) s- b
首项为2,公差为3的2+3K数列为: ; Z7 q: R! q2 G" r! A/ t
5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35,38,41,44,47,50,53,56,59,62,65,68,71,74,77,80, ) I: B0 R/ Q% s7 n: {( K
83,86,89,92,95,98,101,104,107,110,113,116,119。
+ b1 _* k# S# X" B3 O) m当N/2 >φ(q)*q^2,即N/2 >18时,N >36时,124可表示为这个数列之中的两个素数之 # s$ _, S V$ Y5 r; d6 B
和。
2 H5 A+ ?! L; W- e. O' c124=11+113=17+107=23+101=41+83=53+71。共5对10个素数。
9 g0 Y+ d/ m# z. W% ?$ L* w+ q0 h5 ?
128以内的孪生素数对个数为:3,5,5,7,11,13,17,19,29,31,41,43,59,61,71,73,101,
& y: R% T* e4 V$ ^103,107,109。共10对孪生素数。 : i, \; k4 \- G5 M+ S4 [- J6 Y" h
124以内的孪生素数对个数为:3,5,5,7,11,13,17,19,29,31,41,43,59,61,71,73,101, 6 H8 w. s9 }' W# r6 {3 Y( z
103,107,109。共10对孪生素数。
$ p; M0 l4 D: {6 p; z可见:
- b: @% \' \8 G. P* {" O" B3 B% g6 C# n/ P128可表示为该数列的两个素数之和,共3对6个素数。几乎等于10/(φ(q)-1)=10。
- {& y5 Q; K% J124可表示为该数列的两个素数之和,共5对10个素数。等于10/(φ(q)-1)=10。
" h" g. p+ g" B E7 D& W& W: }: ~8 u. e5 V: ]' h
q=4=2^2,因为61=1+4k,取N/2=61,N=122。此时,能表示为1+1的素数个数最少。
+ c$ D' m* A1 ^ N) N4 A/ o首项为1,公差为4的1+4K数列为: " o! [; \( d1 X3 j8 m+ m
1,5,9,13,17,21,25,29,33,37,41,45,49,53,57,61,65,69,73,77,81,85,89,93,97,101, + Y+ p ~4 \4 ^4 A9 W! z' w# U) w
105,109,113,117,121。 + n- F) O( H$ H: y/ y/ z2 {4 A
当N/2 >φ(q)*q^2,即N/2 >32时,N >64时,122可表示为这个数列之中的两个素数之
; n0 W8 A3 Z" E和。 4 ]1 {$ y8 ]! r6 a; X) I7 i* N
122=13+109=61+61。共2对3个素数。
* s* {' s3 G4 e$ H5 b0 X122以内的孪生素数对个数为:3,5,5,7,11,13,17,19,29,31,41,43,59,61,71,73,101,
o+ {- j& b' \2 @: O' W9 I103,107,109。共10对孪生素数。
# m$ L4 D$ U5 L% y8 u* c" ] k; ?可见:122可表示为该数列的两个素数之和,共2对3个素数。几乎等于10/φ(q)=5。 * k) Q7 L3 ~7 G1 \, T( c
" j6 B! S( c2 i4 n
q=4=2^2,因为67=3+4k,取N/2=67,N=134。此时,能表示为1+1的素数个数最少。 6 Y. n6 O, Z0 j* f
首项为3,公差为4的3+4K数列为:
! j1 ?: h6 _3 W; d3,7,11,15,19,23,27,31,35,39,43,47,51,55,59,63,67,71,75,79,83,87,91,95,99,103,
+ _: X* ^7 z' y9 e107,111,115,119,123,127,131。 : U6 S9 d6 ?9 i, o% z$ T
当N/2 >φ(q)*q^2,即N/2 >32时,N >64时,134可表示为这个数列之中的两个素数之 0 h K5 [7 G+ i' T: x
和。
?) \5 y2 _7 |) ?0 w' b134=3+131=7+127=31+103=67+67。共4对7个素数。
3 O6 n6 C" s7 W5 z! a! N% E134以内的孪生素数对个数为:3,5,5,7,11,13,17,19,29,31,41,43,59,61,71,73,101,
$ b1 T7 V7 e; K9 k7 f4 a. s w& ^8 o103,107,109。共10对孪生素数。
; Z& O4 x& }4 U! B2 a可见:134可表示为该数列的两个素数之和,共4对7个素数。几乎等于10/φ(q)=5。
+ M; {3 V7 N4 ]$ G; `4 g2 i/ r+ e8 X, C0 r/ m& y% ]4 U( W. k
q=5,因为106=1+5k,取N/2=106,N=212。此时,能表示为1+1的素数个数最少。
& T8 Q) {- s- l* z5 u首项为1,公差为5的1+5K数列(只列奇数)为:
m5 A7 q [ j& f5 W/ A! b! d1,11,21,31,41,51,61,71,81,91,101,106,111,121,131,141,151,161,171,181,191,201,
. Q) A. S- e7 T2 P$ w+ m211。
4 ]3 W6 X& H% ^当N/2 >φ(q)*q^2,即N/2 >100时,N >200时,212可表示为这个数列之中的两个素数 - w/ p @: [* x- f5 g5 m' A, k
之和。 ! r% f0 L: ?& e5 L& H. n8 E
212=31+181=61+151。共2对4个素数。
+ a3 Z& ]! F- u" N5 H% l. ]212以内的孪生素数对个数为:3,5,5,7,11,13,17,19,29,31,41,43,59,61,71,73,101, ) r4 a( o/ Q2 V! e/ b* s
103,107,109,137,139,149,151,179,181,191,193,197,199共15对孪生素数。 3 u5 F) r& _ d+ T" n0 w( }" w' n. {
可见:212可表示为该数列的两个素数之和,共2对4个素数。几乎等于15/(φ(q)-1)= 6 m2 ^+ w" `: b# w q7 L- e9 g6 [
5。
$ }( K d, o4 u& o$ |# N3 t" I0 E5 d9 a$ G7 ~ V* x
结论:
& W( H* y) @7 M, _ {( M" Y& u+ S在首项L与公差q(L<q, q≥3)互素的等差级数中,对于该级数中的任一项x/2,x/2 >φ(q)*q^2,/ a- \0 a8 z% Y% y
φ(q)为q的欧拉函数,至少有一对素数关于x/2对称。即:x可表示为该级数的2个素数之和。 i& Y" N' A* v# J3 y2 z8 O4 ~
, H0 G5 _; _# ^2 @& I9 W
0 _% k. c( I* V, Y& `
% W( w7 m: [( s% s- V# R% f
/ e5 X! F. L' x1 _7 z* b% k- g/ p' h! k: a, u
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zan
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