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从素数到1+1

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    [LV.4]偶尔看看III

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    发表于 2009-3-31 22:37 |只看该作者 |正序浏览
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    从素数到1+12 j; z. r& F$ ]5 j
        $ O. L( l, z9 n+ ]6 J4 |" X
        请不要把素数和1+1看得那么神秘,我们用清醒的思路,正确的方法对待它,就会变得清清楚楚,明明白白。欢迎各位老师对本文所提到的所有问题,提出宝贵的意见和建议。+ Y" q' ^& R7 p. l
    一、素数/ V& \# r  y6 N) o: @% s
        素数的定义:只能够被1和自身数整除的数,叫素数。(自身数≠1)。
    " k0 l* d9 K0 U) n' r    素数并不是人们所认为的那么神秘,那么高贵。其实,它是无孔不入,无处不在的东西。正是因为素数完美无缺的特性,素数与合数相比较,素数不属于近亲结合的产物,我们又称它为美丽的素数。4 X. r+ C: U/ \- V) }: `8 b3 V
        合数的定义:两个或两个以上素数的乘积叫合数。也可以理解为素数倍数的数叫合数。(这里的倍数,指两倍以上)。
    0 b1 X9 \1 [/ h    根据素数与合数的定义,大于0的自然数可以分为三种数:素数,合数,1。
    ) z/ f# Y" |: e6 M- U4 ~    合数与素数的关系是固定的,任何一个合数,可以拆分为一组素数之间的乘积,并且只可以拆分为一组素数之间的乘积。反过来也成立,两个或两个以上素数的乘积,可以组成一个合数,并且只可以组成一个合数。
    8 f; G: T: J2 K1 `7 S6 v    素数与等差数列的关系
    % L; `2 {" o! o8 Z, }    我们可以用素数与差差数列的关系计算素数,还可以解决中国一个古老的算术题“不计其数”,对于解决1+1也有很大的帮助。
    5 Q* N% o: r' _5 \! ]    内容有:等差数列,A+BN,A为等差数列的首项,B为等差数列的公差。具体内容是:
    " w; W$ G9 q% T2 v! d9 K6 [$ d+ X& K    内容一,A能够被B整除时,那么,该等差数列的每一项,都能够被B整除;
    6 J+ n3 c. N/ m' a, ]* E) w2 }    内容二,我们将B分解为几个素数的乘积,如果说,A能够被B所分解出来的1个或几个素数整除,那么,该等差数列的每一项,都能够被这1个或这几个素数整除;
    : A' l* f0 T$ Z7 r* u) y    内容三,如果首项,不能够被公差或者公差分解出来的素数整除,那么,该等差数列的每一项,都不能够被公差或者分解出来的素数整除;
    + V" V7 x3 u  g    内容四,如果说,公差不能够被素数S整除,那么,该等差数列的S个连续项中,必然有一个项被素数S整除,S个连续项分别除以素数S,其余数分别为:1,2,3,4,……S-1,0。
    # d/ z( J+ {! R) ~: V    素数的形成:根据素数的定义,因为,2只能够被1和自身数2整除,所以,2是素数。于是,第一个素数就诞生了。
    1 ~1 p! S8 ]1 f    由于2是素数,那么,大于2的偶数,都能够被素数2整除,即≥4的偶数都不是素数。于是,剩余了大于2的奇数,具备形成素数的条件。大于2的奇数可以用1+2N表示,(这里的N≥1)。也可以理解为:由于2是素数,在自然数2之内,只有1不能够被2整除,所以,大于2的素数产生于1+2N之中。特性:大于2的素数除以2都余1。
    % {8 v! [. E7 f    1+2N的数为:3,5,7,9,11……。根据古人的说法,素数2删除后,大于2的第一个数是素数,于是,第2个素数3诞生了。1 f  e8 X0 y7 V: n
        因为,素数3乘以小于3的数,或者是素数3本身,或者是素数2已经删除了的合数,或者是自然数1,所以说,在素数2删除后的剩余数中,小于3*3=9的数,除1以外,其它都是素数。得知,5和7也是素数。后面都是这样:前面的素数删除因子,都删除后,紧接着的素数平方之内的剩余数,除自然数1外,都是素数。1 J7 D0 H( x; Z/ ^* j
        因为,素数2*3=6,在自然数6以内,不能够被素数2和3分别整除的数,只有1和5。如果,能够被素数2和3分别整除的数2,3,4,6中的任何一个数加上6N,都必然能够被素数2或者3整除,故它们分别加上6N都不能够成为素数。即大于3的素数,只能够产生于在6之内不能够被素数2,3分别整除的1和5分别加上6N之中,即:1+6N和5+6N之中。
    ' Y8 ]# S! N7 _4 J8 @. {4 ?2 K因为,1+6N等差数列中的首项,1除以3余1,所以,1+6N数列产生的素数除以3都余1,这是大于3的素数的特性;
    6 I8 b5 Q" Q/ j. ]8 [' R    因为,5+6N等差数列中的首项,5除以3余2,所以,5+6N数列产生的素数除以3都余2,这也是大于3的素数的特性;
    5 z( W  b* y) c% S3 O% d! `- R9 m    于是,素数的产生,从这里开始,形成了两条线路。(这是解决1+1的关键)。4 V% C- G" f: A
        因为,大于3的素数是5,也就是说素数3后面一个素数删除因子应该为5。我们对这两个素数2,3删除后的等差数列,各取5项。(后面,都是按下一个素数删除因子的质取项数)。
    $ _- L  \2 B# `    1+6N数列有:1,7,13,19,25;' H; s- @% z' S$ o) D" ]0 [
        5+6N数列有:5,11,17,23,29。
    9 S4 O2 k8 {5 X5 d4 c1 w    在这两个数列中,小于5*5=25的数中,除了自然数1外,都是素数。
    ! Z' a7 B& C  R( z    因为,这两个等差数列的公差是6,6不能够被素数删除因子5整除,所以,5个连续项中必然有一个数能够被素数5整除,对于1+6N数列,即除以3余1的数列取5项为:1,7,13,19,25,31,37……。又有1/5余1,7/5余2,13/5余3,19/5余4,25/5余0,31/5余1,37/5余2,……。在等差数列的循环项余数中,删除余0的25这个项,其余循环项的余数仍然存在。
    4 z- I2 v& ]- m7 V6 ?    对于5+6N数列,即除以3余2的数列取5项为:5,11,17,23,29,35,41……。又有5/5余0,11/5余1,17/5余2,23/5余3,29/5余4,35/5余0,41/5余1……。这样的循环项余数中,删除余0的5这个项,其余的循环项余数仍然存在。
    ; s. s; R6 k6 L/ i    我们再看上面的两个等差数列,公差是一样的,首项都不能够被公差(公差分解出来的素数)整除,公差不能够被素数删除因子5整除。所以,它们的循环项的余数是一样的。故在后面的这种情况下,只须要寻找到一个数列循环项的余数,根据每个数列的首项余数顺推即可。: |1 h* G, H# Y  e: Y
        因为,2*3*5=30,在30之内不能够被素数2,3,5整除的数有:1,7,13,19;11,17,23,29。那么,大于5的素数必然存在于以这8个数为首项,以30为公差的等差数列之中。
    1 ~) I* q; T+ s" o    于是,除以3余1的线路出现了四个分枝:1+30N(除以5余1),7+30N(除以5余2),13+30N(除以5余3),19+30N(除以5余4);除以3余2的线路也出现了四个分枝:11+30N(除以5余1),17+30N(除以5余2),23+30N(除以5余3),29+30N(除以5余4)。5 C9 H4 Q! P: b9 O! s
        现在该素数7删除了,我们在这8个数列中任意取一个数列求循环项的余数。
    0 I5 Y" t/ [; |0 j  L    1+30N数列有:1,31,61,91,121,151,181。余数循环排列为:1,3,5,0,2,4,6;
    , [, X% S1 h; L6 I! O" B7 ?    其它数列,我们只须要知道首项除以7的余数,就可以按上面的余数排列类推。
    $ o- h' K0 W4 N$ ~5 ?9 ?/ \& p    7+30N数列有:7,37,67,97,127,157,187。余数循环排列为:0,2,4,6,1,3,5;9 T7 c" K$ j6 |, Z- T, D8 k
        13+30N数列有:13,43,73,103,133,163,193。余数循环排列为:6,1,3,5,0,2,4;8 N" O* {9 n( @+ ^7 }. U) S6 V& l
        19+30N数列有:19,49,79,109,139,169,199。余数循环排列为:5,0,2,4,6,1,3;
    . a" |' N& l3 ]    11+30N数列有:11,41,71,101,131,161,191。余数循环排列为:4,6,1,3,5,0,2;0 V& H: U" H7 k8 ]
        17+30N数列有:17,47,77,107,137,167,197。余数循环排列为:3,5,0,2,4,6,1;" j" {" N6 K) ~7 m7 K
        23+30N数列有:23,53,83,113,143,173,203。余数循环排列为:2,4,6,1,3,5,0,;0 z) X- x" ?& ^+ s9 {, u
        29+30N数列有:29,59,89,119,149,179,209。余数循环排列为:1,3,5,0,2,4,6;) r! k6 g+ F$ b+ Q
        删除余数为0的项数后,剩余的48个数,因为,这48个数是素数2,3,5,7删除后的剩余数,所以,小于11*11=121的数中,除了自然数1,其它的数都是素数。- i; X3 T& ~" q" [( x; ]& i$ m
        我们以这48个数为首项,以2*3*5*7=210为公差,组成48个等差数列,一方面前面的8个素数生成线路,又变为8*(7-1)=48条线路。即前面的8条线路中的每一条线路,都有除以7分别余1,2,3,4,5,6的数列;另一方面,下面该素数11删除了,每个数列取11项,按循环余数,很容易寻找到删除项(当然,对合数的删除还有另外一种方法,马上告诉你)。) {% X/ p4 h9 x, d9 {
        在上面的48个数中,有121,143,187,209,169虽然不是素数,我们以121为例,不能说除以3余1,除以5余1,除以7余2的素数断送在121了,并非如此,121+210N有:331,541,751,961,1171,1381,1591,1801,2011,……。其中,331,541,751,1171,1381,1801,2011都是这种类型素数的代表,所以说,任何一种余数的素数都是完美无缺的。
    ) V, a- m5 o$ c    对于合数的删除方法,我们以上面的8个等差数列为例:
    ; }5 G# w/ P& Q% D+ i    1+30N数列有:1,31,61,91,121,151,181。3 N# A/ W/ R' z
        7+30N数列有:7,37,67,97,127,157,187。3 ^% z* [+ ]$ \+ W) E
        11+30N数列有:11,41,71,101,131,161,191。3 U% a) K; [' I# ?7 \' o# M( K% p
        13+30N数列有:13,43,73,103,133,163,193。
    ) P% l8 R1 y4 f- k, o8 g5 c    17+30N数列有:17,47,77,107,137,167,197。
    * b8 H; i# D1 _1 U    19+30N数列有:19,49,79,109,139,169,199。
    $ p' \4 t1 n5 M) @/ Z    23+30N数列有:23,53,83,113,143,173,203。/ b6 G0 t/ x' o9 e/ ^
        29+30N数列有:29,59,89,119,149,179,209。
      T- E4 O& G9 L% S$ g    我们对首项按由小到大的排列顺序,以首项分别乘以删除因子7,对于其得数按从左到右竖起寻找,也就是由小到大的顺序进行寻找是相当方便的。如果你想在上面这个表中,素数7删除后,再删除素数11的合数,209/11=19,再用11乘以素数7删除后≤19的剩余数即可,即11分别乘以1,11,13,17,19,就可以删除11在209之内所有倍数的数。后面的计算方法,照此办理,这里不再多说。
    8 B' o% u5 W% o: m    这里应用的原理是:素数与合数的关系是固定的。即,素数2删除了素数2的倍数的数后,剩余1+2N的数不可能被素数2整除,在1+2N这个数列中存在素数3所组成的合数,但素数3在1+2N数列中所组成的合数,不可能拆分为素数的乘积,或者素数2所组成的合数的乘积,所以,我们要在素数删除后的剩余数1+2N中寻找素数3的合数,只有用3*(1+2N)才能够在1+2N的数列中寻找到删除数;
    $ p, }+ V, Q: K* ^0 n& D    同理,素数2,3删除后的剩余数为:1+6N和5+6N,素数5在这两个数列中删除5的倍数的数,也只能够乘以这两个数列中的数所组成的合数,才能够在这两个数列中寻找到删除数,反过来,在这两个数列中能够被素数5整除的数,不可能被素数2和3整除;
    * l8 [9 `6 J/ i" G9 f    上面表中的8个数列为素数2,3,5删除后的剩余数列,在表中能够被素数7或素数11整除的合数,不可能拆分为含素因子2,3,5。所以,素数7的删除数为7分别乘以首项的数字。正因为这个因素,我们形成了《素数的综合计算方法》。
    9 V* r8 c" }- U. J    因为,素数针对素数删除因子的余数(除0以外),是完美无缺的,所以,素数是永远存在的。
    zan
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    你的第一个错误在于你不清楚1+1是要证什么,简单说是要证函数D(N)的定义域与值域.
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    % O/ M- G3 v5 z5 Y  j我只能这么干。
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    [LV.4]偶尔看看III

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    哥德巴赫猜想的题意是:大于6的偶数,可以表示为两个素数之和。人们把两个素数之和简称为1+1。' f, t1 q' p; g, L* J, A6 g% C  G
        素数的定义是:只能够被1和自身数整除的数,叫素数。
    7 [; t/ P+ {& e- C7 N, b    根据素数的这一定义和乘法原理,形成了:大于4的任何一个自然数,能够被小于或等于它根号以下的素数整除的数为合数;不能够被小于或等于它根号以下的素数整除的数为素数。于是,人们把小于或等于它根号以于的素数叫做它的素数删除因子。由于,任何素数不可能被其它素数整除,在某种特定的情况下,多取几个素数作为素数删除因子是不影响素数诞生的,所以,在计算偶数的素数对时,我们统一以偶数的素数删除因子为准。* x* b. d- ?) k
        我们设偶数为M,在偶数内,由于素数2对由2组成的合数(2的倍数的数)删除后,2数和等于偶数的只有奇数对,奇数对为M/4个(取整数),后面该奇素数删除了。
    & ?7 }1 S+ j- a    设√M≈N,那么,偶数的素数删除因子为:2,3,5,7,11,13,……,N。- R6 y7 i2 C  C
        我们令组成偶数的奇数对的一个加数为正面,另一个加数为对称面。不论是正面的奇数,还是对称面的奇数,都可以按素数删除因子的乘积为公差,组成不同的等差数列(详见《如何计算大偶数的部份素数对》)。对于每一个素数删除因子K来说,正面能够被素数K整除(删除)的数只占1/K;为了直观起见,我们把对称面的删除也转移到正面来进行删除,则对称面的删除因偶数M/K的余数而定,正面数值/K的余数与M/K的余数相同时,那么,对称面的数必然被素数K整除(删除),即对称面的删除也只能够删除1/K。如果说,偶数不能够被素数删除因子K整除,那么,素数K对于正反两面的删除,合计删除奇数对的2/K,必然剩余(K-2)/K的奇数对;如果说,偶数能够被素数删除因子K整除,那么,素数删除因子K对于组成偶数奇数对的正面与对称面的删除是完全对应的,只能够删除奇数对的1/K,必然剩余(K-1)/K个奇数对。这就是素数删除因子对于奇数对的客观删除规律。
    % P7 O, K. [5 {! S8 ^    由此可见,能够被素数删除因子整除的偶数的素数对,明显多于不能够被素数删除因子整除的偶数的素数对。
    . i$ ^; ^3 z" Y; W    从《如何计算大偶数的部份素数对》中,还可以看出:一方面,每一个素数删除因子都是在前面素数删除后的剩余数中进行删除的,因此,可以使用下面的连乘积。另一方面,当素数K进行删除后,K倍数的合数都不存在了,更不要说奇合数的删除,奇合数是不参与对任何数的删除的。5 D9 X. i) D- e4 ?
        由此,我们产生了计算偶数素数对的方法。我们令偶数不能够被所有奇素数删除因子整除,那么,偶数的素数对为:
    " S: A* q9 d& d0 ?(M/4)*(1/3)*(3/5)*(5/7)*(9/11)*(11/13)*(15/17)*(17/19)*……*(N-2)/N。
      n& R* w& G+ D& y, I; F5 d    说明:这种计算方法不包括由素数删除因子组成的素数对,这个式子的计算结果,最接近偶数的实际素数对。为什么说接近呢?每一个等差数列的项数因偶数而定,不可能每一个数列的项数都能够被素数删除因子整除,素数删除因子对于等差数列的删除间隔为公差*K,删除由起始数开始,每公差*K再删除一个,换一句话说,如果项数减去删除起始项不能够被素数删除因子K整除,那么,素数删除因子是删除不到(K-2)/K个奇数对的,即,实际删除数略小于(K-2)/K;而每K个相邻等差数列只有一个等差数列的首项能够被素数删除因子K整除,只有该等差数列的实际删除数可能要略多于计算数,又因首项为素数的机率要多些,故,总实际删除要略少于计算数,所以,这种计算的素数对略低于实际素数对。所以,只能够说这种计算的素数对接近实际素数对。
    + r) I( S  G- R+ h1 q    按这里的计算结果,如果偶数能够被素数删除因子K整除,那么,该偶数的素数对应该在上式的基础上乘以(K-1)/(K-2)。说明,如果偶数能够被3个以上小素数删除因子(特指3,5,7……)整除,照这样计算,实际素数对有可能低于这样计算的计算数,是因为删除数的重合优惠所至。不管怎样,素数删除因子相同的相邻偶数,“能够被素数删除因子整除的偶数的素数对,明显多于不能够被素数删除因子整除的偶数的素数对”始终成立。
    % W2 d( N$ Y' D9 y0 t    前面说了,奇合数是不直接参与删除的,奇合数倍数的数的删除是由组成奇合数的小素数所代替了的,从《如何计算大偶数的部份素数对》中也可以看出。但是,为了证明哥德巴赫猜想成立,我们在上式中增加不该增加的奇合数的删除,将上式变为:
    9 e! e! a4 y; t' N+ a0 O+ P(M/4)*(1/3)*(3/5)*(5/7)*(7/9)*(9/11)*(11/13)*(13/15)*……*(N-2)/N=M/4N。
    & Q9 G  l2 b7 Q! J$ h    因为,M≥N*N,代入上式为:M/4N≥N/4。7 A- @- X  ]: _/ K  D
        从该式看,当偶数大于16时,最大的素数删除因子大于4,即偶数的素数对大于1对,哥德巴赫猜想成立!/ g7 l' x$ M8 S! {* j6 p
        综上所述:相同素数删除因子的相邻偶数,能够被素数删除因子整除的偶数的素数对,明显多于不能够被素数删除因子整除的偶数的素数对;不能够被素数删除因子整除的偶数的素数对,明显多于增加奇合数删除计算出的素数对。即偶数的实际素数对多于最大的素数删除因子N/4。因为,N/4都能够说明哥德巴赫猜想成立,所以,不论偶数是否能够被素数删除因子整除,哪种偶数哥德巴赫猜想都是成立的!6 `. ]+ y! a3 h, k2 A
        不论偶数有多大,小于偶数平方根以下的奇数都不可能全部都是素数,就打算小于偶数平方根的奇数都是素数删除因子,都必然有素数对的存在,何况小于偶数平方根的奇数并不一定全部是素数删除因子。而且,偶数越大,小于偶数平方根的奇合数越多,造成了使用N/4所计算的素数对与偶数的实际素数对误差越大。当偶数大于1000时,偶数的实际素数对(不包括素数删除因子所组成的素数对),相当于最大素数删除因子N/4的2.3倍;当偶数大于1000000时,偶数的实际素数对(不包括素数删除因子所组成的素数对),相当于最大素数删除因子N/4的20倍。…………。造成这一误差有两个方面的原因:一方面,是素数删除因子K,(K-2)/K的连乘积就略低于偶数的实际素数对;另一方面偶数越大,小于√M的奇合数越多,上式中增加的奇合数K是乘以(K-2)/K,反过来要排除上面多增加的删除就应该在得数中乘以K/(K-2),奇合数K/(K-2)的连乘积就越大。导致了偶数越大误差越大的这种现象。( O5 D# x0 \- i! J, z/ p
        说明:
    # N1 l$ H* Z0 J4 w    1、上面增加奇合数为删除因子,是从奇合数9开始增加的,即,当偶数大于9*9=81时,偶数的素数对大于N/4才成立!
    # i7 l/ {& W, o7 h    2、人们知道:偶数从6到14都有1+1的素数对存在,这里又说明大于16的偶数必然有(不包括素数删除因子所组成的素数对)1+1的素数对存在,所以,哥德巴赫猜想必然成立!
    / s- P# `# N5 {8 ?1 p( R    我个人认为:从9+9到1+2,都属于数论不可分割的组成部份之一;但由于自然数1不是素数,所以,并不是从偶数6开始,都可以表示为9+9到1+2,它们各有各的起始偶数。; W' d9 r  a9 e% b
                                             四川省三台县工商局:王志成
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