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本帖最后由 shuluns 于 2013-7-22 13:48 编辑 5 P# g/ w0 @4 C, d6 U, Y
2 n" T' M/ E, w9 p% s9 h$ U- X% a/ x
; F' m" o$ }1 ]- z( o
中国学者提出广义哥德巴赫猜想
; j( a/ x( w. q5 @3 _0 j3 R4 z; M h
& k- J" Y$ W- w0 j5 u& }3 X: K, c r Y I/ A' j. k( A
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
' F2 q; U! Q# b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 ! i! G$ a. s6 Z+ }, ]
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 , p9 H. S8 y: ~! _1 I& r
的素数年。
2 e' S) D7 ]9 k
2 E6 Q% ?$ ^5 M3 g/ U/ v2 i2 s' w, `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。 # N! ?, O0 |1 A) E
; t3 v- @ z+ p* 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。
, I5 P5 e( B( H2 [. e
% y7 M6 p$ Y9 Q% o定理如下:
2 J. x- X m! N4 @& H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,
- f: r6 a7 C! e. D/ P3 Z6 @/ v: kφ(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。
4 l8 _( q) p4 X" }- W
7 r: p% M+ m$ y8 p. |2 D# n7 LG(x,q)表示该级数中对称素数个数。0 D( r! z+ V! e; ^% F' E1 {$ V7 `
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; j8 Z0 x: o9 k h4 v9 ~
小于√x的奇素数时,G(x,q) =1/φ(q)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。
; @3 z0 @( H: U5 v1 v( y/ {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: k1 @+ I4 c3 Y7 k6 r
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)。/ C& K! [/ U' Z/ A
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 5 M( T0 {& n7 g+ z* a; k
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
4 f. o" ]6 h, V4 W0 Z& T0 v+ O(√x/ln√x)。! }) f! R! z3 [$ F ^! j2 h
! s( a! f; s1 t0 N3 }
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. d+ Q2 {' T# H1 g# R
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)=
. C x Y/ t0 u" L) S1 W2 ?: R; g3 {1.32*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。1 O1 o6 q0 J' ~9 v! n# ]3 z3 H
当 q=1或2,即哥德巴赫猜想。
' i- [3 w- X3 x% U4 p
$ j8 [9 [* R/ _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 }' w! g4 @8 ?, R, |
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
& O' z1 ^4 e: V4 c- b$ l是在细节上没有成功。”
7 e6 U2 ?8 a4 R; P7 @" t% L
* g, v- z" u! q: o$ r- e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
! `2 [) P" x( C, Q( O) O9 p* o局限还是细节的疏忽?令人深思。
: B4 R% I, J$ X: H- g A$ Z/ }) D% Y7 V5 f; N1 j3 S" j
哥德巴赫猜想与孪生素数猜想同源。 " q# ]" N! i; L) E; G) Y
% u; k, ?0 w4 o9 d2 h' s+ x4 h$ u
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 B. V, V ~& n1 B* ~+ s
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
- @# ?+ w7 B2 q. I6 R ^. }% I对,却得不到社会的认可。 ' |# Q7 I) V* x1 b4 U4 a
1 G5 C0 @) E1 b" s9 B6 V' l s4 a
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
3 |/ y4 e3 _# f- g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 " B$ v- m! ]& ?
解决问题本身更有价值。 & r. g3 d$ {3 ]6 P: N# h
3 p4 e' u3 r' V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 2 a% @& T/ Q& p2 r" A! i
,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
( V7 z3 H! T8 g+ p; a _/ S知的原因。 " U( j8 ]* O) b, R; B* w
3 v3 I8 Q, Q: }7 C3 A! d: i# ^1 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。 5 Y9 |# k# h x, y! l
4 t( z; v/ r% F0 Y: U- a' u* H: d2 x5 |5 ?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 6 {7 D0 Z0 c7 ?) M; N4 C0 @
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 , V2 L1 u( b( S( I
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。 * E* t0 Y( f6 o" y! S9 E/ k3 \5 a, U& I
7 l- [, i" N3 [* U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
2 S* J8 P2 s, m1 N/ m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。
0 z3 @7 k7 j& Q0 T& w w4 O( W
+ V# M: ], V. d; F! P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 + f; l. f2 V2 G1 a% c+ }7 }
揭示了哥德巴赫猜想与孪生素数猜想内在的同一性。
7 |. @1 g4 o- C0 N i
, }, ]( G8 V9 B X1 W! y6 M3 ~! l
附:关于算数数列中素数对称性定理的科普说明
7 L9 a( W- E& w* n, n* T8 L' _* H% R9 P2 o
6 \9 M8 O9 A0 w! x1 o) q8 W) E# Bq=1,为自然数列。q=2,即奇数数列。 ( q+ E' k" c& _4 M9 Q
4 F7 Z3 p2 f, L: S$ Y! I
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
8 ` E' t3 f7 n6 G数个数最少即可。
: a4 Q9 j! e4 T, v6 U% B( N首项为1,公差为3的1+3K数列为:
4 b- C; K1 v$ u: z b; ]- h5 r" j1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,34,37,40,43,46,49,52,55,58,61,64,67,70,73,76,
8 P( L2 ^1 ?3 E! _: k0 m79,82,85,88,91,94,97,100,103,106,109,112,115,118,121,124,127。
; c9 U( Q2 ` [8 u+ j1 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 & q- B; Z, X9 T ^
和。 ) [: U) E* R! ?# S
128=19+109=31+97=61+67。共3对6个素数。
+ G$ r7 l b3 f/ i# k
N+ X1 j+ n7 z& D H1 {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。 ( G2 M5 Z; N" M; p+ A1 `0 P0 c8 H
首项为2,公差为3的2+3K数列为:
3 z0 I6 i" V# i' K$ D) W5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35,38,41,44,47,50,53,56,59,62,65,68,71,74,77,80,
# u" E9 i) d+ N# z' C+ F83,86,89,92,95,98,101,104,107,110,113,116,119。
@% F; p {7 D7 t( P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 T2 P) U Q9 `2 {' p1 N0 W
和。
( U0 {. }0 `7 q- a8 M1 I& F124=11+113=17+107=23+101=41+83=53+71。共5对10个素数。 7 {% E% e+ ]! z8 I) l- e9 ?8 ^" t% C
, l' ~/ I, j& t& E
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,
' p, k! u) @% `1 V/ n) m/ i! E4 r b103,107,109。共10对孪生素数。
( u$ I, ?) s, V( {/ C3 |$ d124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, " Q$ r7 V: K, d- o1 v# ?
103,107,109。共10对孪生素数。 & s r1 Q0 S% o* n+ d; W7 j$ @
可见:
& C4 Q2 {' C5 ?) ?) Z; ?128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。
- ]7 i2 ~; A. K5 `6 O. H* Q! w124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。 4 h; B8 j7 {) ^* ~8 @
& G2 k4 e' L" ^3 _) ^2 h) |* e/ kq=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。 - d: E% }( o, @
首项为1,公差为4的1+4K数列为: ' T# m* k( J0 j& q0 |- K& o
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,
5 y5 }. A, @: F+ ]! D3 l/ m105,109,113,117,121。
+ \, [* U5 s4 e: M! M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 + N, x+ [2 D* e: X
和。
$ q7 i2 U% W9 J& Z+ T* H122=13+109=61+61。共2对3个素数。 & D T: @" f5 Y1 ^% j
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, 9 I3 F, B4 E# W; ~5 P3 ~
103,107,109。共10对孪生素数。
3 {0 q5 X% E: r+ L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。 1 f' d4 \8 w4 ?% k
: j5 w1 W. G1 R, D0 `; Q4 |# B- Oq=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。
/ h& n4 |! X& c* [5 X5 y首项为3,公差为4的3+4K数列为:
: ^1 ^# y( h1 K/ G& Q- H, h3,7,11,15,19,23,27,31,35,39,43,47,51,55,59,63,67,71,75,79,83,87,91,95,99,103, 9 j: c) h* H7 w1 j
107,111,115,119,123,127,131。
4 A" q X5 S5 _ ^( N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 / N' B: C {* R6 R4 W7 N2 N z: K2 d
和。
3 F) I+ R/ C3 X3 z1 `; ~) ~134=3+131=7+127=31+103=67+67。共4对7个素数。
$ ?; r/ K, M/ E8 c; [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, ' _1 [9 R1 {- w- I/ s
103,107,109。共10对孪生素数。
- h1 @( @3 W4 ~1 ` j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。
1 d- Z( K. n' y5 r% s; o
9 ^6 d; }9 Z! Q3 t F4 Z0 @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。 ; b2 E: v* G4 V" z
首项为1,公差为5的1+5K数列(只列奇数)为: 2 |& Z, U `' ~% O$ a+ p
1,11,21,31,41,51,61,71,81,91,101,106,111,121,131,141,151,161,171,181,191,201, $ T6 o2 k2 J" d z; J& F+ f( {
211。 " L- q( f4 l$ ]- t6 |! Z1 ]
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 ; _) k( }% Q* m& v$ f" Q
之和。
: F" X7 H* Z( J5 p6 @212=31+181=61+151。共2对4个素数。
- G2 A$ b* \; J212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 i' I3 h0 W9 P' p- V103,107,109,137,139,149,151,179,181,191,193,197,199共15对孪生素数。 6 K- R; Q( d9 {( c y
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)= 1 C- D- ?& m2 ~' k
5。
) ]4 U8 t3 z, s! }
& a$ `6 a0 j: E1 b4 w) x! O结论:
$ v2 w8 p8 U2 ?- Q5 }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,
: M, ~6 X( B) c+ oφ(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。 8 Y8 J4 F9 H) w2 h* _1 H
0 H/ P a- J4 i9 }
5 `" L% w& ^, ^* m; q6 l$ a* {2 e3 v8 @- }, T I
0 A# Z# p: T( r+ \" j3 S; d' M5 w& _9 ~: D; m) }/ W m0 t
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zan
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