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本帖最后由 shuluns 于 2013-7-22 13:48 编辑 0 S! _4 |$ d0 D
! s/ Z" l6 u( O% e8 S
A; Z7 N, x' [* z! E. N8 ]2 E
中国学者提出广义哥德巴赫猜想 2 c L2 T2 w; \& C$ q
% G" y( s) u3 S6 A+ V$ b( _8 ?6 b0 I) z2 n
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 - x! [8 _" I) a
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 \9 e' y& @: h9 {* i0 f% e p
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
0 X- ?" X5 }) [! R: J的素数年。
# j E8 [! z% O/ L4 m& X4 M4 A6 \1 E+ ]# W, a' j
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。 9 q1 m! j, u) M& L7 i/ }9 G8 S7 }
6 J& h7 I( \4 Y4 u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。 4 E* @4 J( J1 h* L- a- g
7 b% [. ]: T; }! S0 z定理如下:4 q1 K# q( a# g; [; h# o6 E2 X1 ^
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,, t H, n. C/ d- j3 t
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。
2 g- D! |+ a. l$ Z N
2 y0 H( L) Z0 J; I3 L+ z HG(x,q)表示该级数中对称素数个数。
2 ]8 x" Y" V! z, v) V( f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+ W1 y, l9 f; p6 N
小于√x的奇素数时,G(x,q) =1/φ(q)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。
+ P& v7 r9 u5 U/ W8 X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
4 U5 L" }5 b" G1 d: x( {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)。% w% \$ d% g: G: B2 M
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
* g6 T% R: u4 T5 o5 lq=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
: K% C: F! ?+ p+ O(√x/ln√x)。
; Q0 g% s- v. K6 m% E) L/ ^& K. Q6 q' _6 q+ }2 a% a
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" k8 u m! n3 w
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)=
5 {4 D Y# \5 M) E# g- C6 A5 B1.32*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。* T% X- Q$ X8 u, }' F9 f
当 q=1或2,即哥德巴赫猜想。
7 p" Y9 f9 g Y$ U! J) b
; `% `4 l( {% U3 G, w/ S% }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 Y" E* G0 I$ t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 7 f- i3 {, Y/ [' ^4 R7 W
是在细节上没有成功。” + Y& U% Z* @; ~; t, b: P$ v
, |# q, Y+ @( ~* [1 n3 c
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
9 Q* X, Y1 ^# e8 }( c; k( F局限还是细节的疏忽?令人深思。 3 F Q5 y# h$ U3 N
/ j! ], A1 e, K% W哥德巴赫猜想与孪生素数猜想同源。 0 F, i; @* @! @7 K' A4 Q% w* B
[4 t! v' H/ V8 N: E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
: ?- z/ P3 m! S* U5 e5 N% X. T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 t6 x: c/ ?- t; X/ Q' ^* j
对,却得不到社会的认可。
: S" ^4 v) r% z+ H4 }. V: N8 H, h
: @/ O0 G) C; \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 $ o U) J7 l+ R& I
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 5 f0 i, \ d1 B1 X) y
解决问题本身更有价值。
+ {" g5 D0 ?: v5 g7 J) \/ M2 y. T1 r8 M# K# m' D8 O. m4 P4 q
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
. z8 T* X% z1 W,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 b! v' b i0 y
知的原因。
& O' D# X+ d/ b: o# e- k# D' a K. |" {0 ]! h
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。
* ~8 h9 G; y! c9 ^2 J; o5 [& h/ |& o/ h7 r+ f6 i* }$ L4 y) U N
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 - N$ ^, |4 o+ X7 s2 `' y
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
7 h5 J; v$ Z9 D k7 G; U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。 , }' ?0 M: ~% K1 d; x% l
( @# w6 @/ n5 s& s/ R1 g7 L0 Z" T
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
% W. Z& B: B* m4 U; ]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。 1 X* B! G: A) f5 Z* q' _2 D
9 J3 O+ g% H0 p! O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 8 J: f! X9 F4 V# f, u. ^. @4 ~1 Y
揭示了哥德巴赫猜想与孪生素数猜想内在的同一性。 - E8 U; z' U, u7 ?: C
5 N8 {* i1 E! K- k! @
) j9 Q( E, _$ ^5 r! ^( Z附:关于算数数列中素数对称性定理的科普说明 % Z+ O+ B3 y, b% [; A
; C2 z% H& [4 `/ u1 A* ~* w% _" b! V8 [1 T6 h( [
q=1,为自然数列。q=2,即奇数数列。
+ Z% U: [& S% W& @ \1 A9 R: E" ~: j; d2 N Q$ k, }. L% L
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
. A0 r. e! G b, R* p数个数最少即可。 9 M# x" y- G: @7 R5 W8 o
首项为1,公差为3的1+3K数列为:
$ P& m; u% r- t/ |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, ; {3 G$ V7 @4 j7 v& K- l
79,82,85,88,91,94,97,100,103,106,109,112,115,118,121,124,127。
8 C; D% q" y) t' C+ c0 x6 H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
`$ U) ^4 N! E+ r和。 / d. r6 A# G0 g3 d; t
128=19+109=31+97=61+67。共3对6个素数。
; W; e) [" V% R) C4 j5 P! r0 ]/ X! |) M& {1 o7 q' p3 W1 M6 ]: H
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。 ( c' ?( T% E! @( M, D0 `' P
首项为2,公差为3的2+3K数列为:
2 u; t6 U4 m0 K. e. u5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35,38,41,44,47,50,53,56,59,62,65,68,71,74,77,80, ) Z9 E" e/ B0 e G$ Y; A
83,86,89,92,95,98,101,104,107,110,113,116,119。
6 O I. B$ D+ ]% t% B7 \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
$ @5 n+ U. ~8 {3 ?' \- k和。
6 I9 M$ y4 o/ P/ O$ I124=11+113=17+107=23+101=41+83=53+71。共5对10个素数。
. N: Z& D$ _" t8 B' I
j) z( j) \1 w ?/ P" y128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,
W1 p3 T* ]9 B103,107,109。共10对孪生素数。 % N2 G* X7 t' N' y9 l
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, 7 Q% l0 Q. \. \ |
103,107,109。共10对孪生素数。 7 ]+ G8 W6 l; R) @& f1 N
可见:
* H) ?$ j( j1 V1 \1 i# R; Q128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。 ) w) a" r, b( p2 _; B
124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。 " k+ N C4 L3 X, v
! m+ S d# S/ s6 n. o: O
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。 + m" W( F6 E( ]- N% |
首项为1,公差为4的1+4K数列为:
# I9 t% E4 V" @* C5 e8 W1,5,9,13,17,21,25,29,33,37,41,45,49,53,57,61,65,69,73,77,81,85,89,93,97,101,
( ?1 \, X- L: O: t l105,109,113,117,121。 9 S. O4 s8 k- _: [3 [# R; 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
" g! h0 H) w5 O和。
: `* y7 R' H, s122=13+109=61+61。共2对3个素数。
4 Q0 D6 s, p. T/ J5 J1 {122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,
, b! [/ x* D, _, X+ u! E* _103,107,109。共10对孪生素数。 8 J ]. b8 w3 K7 w! T- X3 i
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。 5 a" W9 Z' z9 |" Q2 P# x3 [
" K7 Z) k6 `- C$ w' P* r8 F# {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。 4 m7 ]# Z- y: E9 ?" o" @( A
首项为3,公差为4的3+4K数列为:
/ ~6 [4 U, w/ v+ P3,7,11,15,19,23,27,31,35,39,43,47,51,55,59,63,67,71,75,79,83,87,91,95,99,103, 2 |6 R Y# ]: v- H# S( _; l
107,111,115,119,123,127,131。
# r9 ]" [2 w" W9 s% h& g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
/ h( P9 b' {5 o$ f F) o3 W5 I和。 ) I3 \4 t1 f& ~% t6 ?- N' Y
134=3+131=7+127=31+103=67+67。共4对7个素数。 , u6 I8 t! u8 m8 P7 t# P0 H; V& N
134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, 5 E# k5 a2 s9 z, @1 r- b4 E" C
103,107,109。共10对孪生素数。 . V" @' N# l, Y# N+ h$ R3 z
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。9 n- ]* q) p6 N, V
- W' Z7 E) U: r
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。
4 b( h7 D j$ H+ w! s: O首项为1,公差为5的1+5K数列(只列奇数)为: # _: V. X6 K6 Y) [+ Q( \
1,11,21,31,41,51,61,71,81,91,101,106,111,121,131,141,151,161,171,181,191,201,
! b5 m: k# I+ w+ \% l! ~! @211。
) v. ~8 _3 K: ]& s, {+ G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
1 W( K, g. I0 k. ?之和。 * i3 l/ w6 l: h- X4 D0 B) I
212=31+181=61+151。共2对4个素数。
) i s: e' x5 f212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,
0 _' F3 Q+ p k; {' ^103,107,109,137,139,149,151,179,181,191,193,197,199共15对孪生素数。 9 g8 v8 z: G" Y ~* L2 ~8 H. X# U
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)=
* S4 |9 F6 v' y) |9 V0 U9 `5。
9 P) @7 A4 O/ c2 I4 ?/ b
8 d. O( H! X+ M9 b) N! A/ ?0 J# H结论:
6 z0 c, l3 Z. Y |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,- O; b1 v% o9 z, z, I
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。
& [! W% i& G( |) y( @, r# D% _2 k1 E: o/ f# B# g% y
. Q- J3 v; y* c
; b2 ^- I' Y- ^) b
! W3 V; t$ Y7 ?" d4 M
, p; Q( Z$ Z0 X+ M9 s7 o |
zan
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