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哥德**猜想的证明
) M1 w5 u% c5 O, _8 M, n/ t 一、质数表示式% Z/ ]% L3 D3 c% `+ z
1、质数表示式的由来# p& G+ j: T2 n
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.......7 e/ Z7 R4 o1 l
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。
& @3 v$ ^. G7 U4 `* M. ^将p=2n+1改为pn=2n+1+2n".......(1)
0 U' q$ k6 C" 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
: K- H% N( B) i( e, k/ g以上说明,若两个奇质数(Pn’、Pn)之间的距离为2,即N=1,n"=0
" @$ g9 Z& L; {% s, Z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。
c' I1 o# w7 D p) ~0 E( K, {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4' f* m) }0 w5 N y
即N=2,n"=1将n=4.7.10代入Pn=2n+3得11.17.23,* r8 z* z x0 ~" U
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。
" |4 ^1 o9 E( F) t+ _) r由上可以得出,n"与 N的关系,n"=N-1。. l5 b" D- i+ w5 {
即(1)式可以改为pn=2n+1+2(N-1)或pn=2n+2N-1......(2)
: ?8 Q( Y' u) w+ d: x0 S+ v(2)式为奇质数表示式
d% ^; {4 y+ h$ ?由奇质数定理1(注2)得M=Pn+n’
; _3 z& U3 r$ G h. Z: X 将(2)式代入上式得M=2n+2N-1+n’ Pn+Pn’=2M=4n+2N-1+2n’+2N-1
8 ?+ ^1 z$ L6 }: Q3 h 因pn=2n’+2N-1 则Pn’=4n+2N-1……(3)
0 x. ]. f- ]8 Z7 T5 I由上得Pn=2n+2N-1......(2) Pn’=4n+2N-1……(3)# V8 h0 u( N! R" m
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
, Y h1 K7 s3 m6 S M+ y4 B1 f1 k2.证明两个质数之间的距离为0、2、4、6、8…∞即整个偶数集。
% m9 c1 L! l3 Y1 L& ]4 A# s 假设:两个质数之间距离不包含整个偶数集,如不包含2n"。) [9 J3 @+ V: y1 V. W0 d
设2n"=0、2、4、6、8……∞。
& O" w; X) B# a7 {即Pn'-Pn≠2n"……(4)式中2n"=0、2、4、6、8……∞
5 t$ c3 P0 q" e6 I根据奇质数的表示式Pn=2n+2N-1……(2) Pn'=4n+2N-1……(3)/ j" N( m6 ~6 R. u2 d X! I
用2n"、 4n"分别代替2n 、4n ! }6 ]/ \3 s2 M1 l
Pn'- Pn= 4n"+ 2N-1 -(2n"+2N-1 ) Pn'- Pn=2n"……(4)’! e5 h I, J; y: o# T
0 Z4 Z2 E4 Z# E9 O1 Z
其结果(4)’式与(4)式相悖,证明(4)式是错误的。% z$ }, g6 H) r# `( F) [. {' r$ {1 o: |. I
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。: A- K; m) ]6 `' e
即Pn'- Pn=2n…(4)’'式中n=0、1、2、3、……∞8 [* i& A u; U. X& j% Y$ p7 A
例如:2n"=6,2n"+1=7,4n"+1=2×6+1=13,13-7=6
& P2 E, ^( C5 {# H' G$ t2n"=40,2n"+3=43,4n"+3=2×40+3=83,83-43=406 Y( W! `2 W8 J
2n"=80,2n"+3=83,4n"+3=2×80+3=163,163-83=804 Y" t0 u4 \) ], ^$ f% r
2n"=100,2n"+27=127,4n"+27=2×100+27=227,227-127=100" d" n5 I5 G3 a0 G
3、奇质数表示式Pn=2n+2N-1的证明8 ^* a" q0 \/ K- ?/ x( ]
直接证明不行,亦可用两个奇质数之和的联合式来证明
8 I% }; Q. I) {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。) o" t5 K* t' ?$ b8 c
在(1)式中设N=2,2n’+2n”=2n,即2n’,2n”为2n的偶数公由数(注1)& A, C- V. f; i
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n……(2)
% Z! t; s$ T1 w" h+ R9 e) O2 W在(2)式中设Pn=3代入(2)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n……(3) B. Y1 ^( h. M# h z
又因两个奇质数之差为偶数,用2n表示,即Pn’=Pn+2n& ^2 ?8 I: T6 x: v- b0 h
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,
' ^* V7 v2 J/ D0 K即证明(1)式在N=2,2n=2n’+2n”的条件下从理论上成立+ f6 H( o G7 i7 j# @' e
或Pn=2n’+2N-1和Pn’=2n”+2N-1在上述条件下也成立。4 Z8 }9 F: a( x# Y( I
从而证明了奇质数表示式Pn=2n+2N-1从理论上成立。9 N6 ^' ? M6 w
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
, i3 k) [8 w& |4.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……) O7 d/ W0 ]& z9 u1 \+ r' M
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/ \/ @/ W- d2 w
(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)' q. K/ }/ q% B5 {4 x
二、证明n为自然数集时(2)式Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n成立,
4 x8 C4 M) a3 p+ a2 |8 V1、在(2)式中设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数7 }% s9 l- s- Y1 S; A3 ?
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,代入(2)式,
* p- w; P F7 j. O8 L, E8 A- m( P0 [: ~1 k4 `$ v% D- c5 S! a
得(Pn+Pn’)/2=2n’+3=2n”+3=3+n……(4)" z( A. }2 [+ X0 }* E, o
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n3 d/ u8 C$ I. [& C
同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+3=2n”-1+3=3+n……(4)’# W4 `. Y3 e5 c! B0 o6 z+ M) u) s9 H
在(4)、(4)’式中设Pn=3得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn=Pn+n……(5)
" T; J- x( D( ~7 K(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn=Pn+n……(5)’ t3 a, S& ]' W) Y
2,由奇质数定理一、二(注2)得知(Pn+Pn’)/2=M M= Pn+n* {# R+ H- U7 t' z
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 ]+ y4 J' H% ?! X, f
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)4 L9 h& D, u+ ~ Z6 s
设pn=3代入得M=3+n=3+0,1,2,3,4,
( o) m+ R9 b( M8 X& m# v5,6,7……=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.
$ u/ z- [' y: _, p1 D# R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 Q* p2 ]1 k0 [! H3 t
例 ; O% O, Q4 T+ F X
n 0 1 2 3 4 5 6 60 61) X7 B- [! z. c6 x, d" |( u6 g
2n 0 2 4 6 8 10 12 120 122- p& Z5 k' M- P+ ~5 |
2n’ 0 0 2 2 4 4 6 60 609 u5 U M6 L8 G% [: g4 d
2n’’ 0 2 2 4 4 6 6 60 626 w& X* E; H1 P' u7 d3 {6 C
M(2n’+3或n’+1+3) 3 4 5 6 7 8 9 63 64
) g- s: z q3 d, ]Pn 3 3 5 5 7 5 7 59 61
) a, ?3 J8 B: F0 ~0 uPn’ 3 5 5 7 7 11 11 67 67; |9 ]* N2 S3 D5 I D H
Pn+pn’(2M) 6 8 10 12 14 16 18 126 128- n1 e7 N' R9 ^3 D, ^: h, f
0 s: h+ h5 N; m* V: t5 H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。
5 r) s1 l$ x T: f! ?5 p又例如,2n=22222222222222222 n=11111111111111111- b1 d- |* Q. h4 Q
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
! z. V3 R8 o0 j: Q则 Pn+Pn’=2n’+1+Pn+2n’’-1+Pn=1111111111111110+1+3+11111111111111112-1+3=22222222222222228+ ^& Q6 I5 T' n/ ]: U7 _
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n’’-1+Pn=Pn+n=3+n=M
8 I7 n: f) D0 m! S8 z9 ?3 ^* _M=11111111111111111+3=11111111111111114
) ~0 U! K7 u+ D0 ^" s- b2 b根据定理三,因M的左边相邻处找到Pn
. ^4 n5 i! J7 U- M, g. n% S X2 c. l3 S然后通过n=M-Pn 求得 n由 Pn’=M+n 求得 Pn’
) _0 O! Q m5 X. z& F2 C4 ^已知 M的左边相邻处找到Pn=111111111111111111 n=M-Pn=11111111111111114-11111111111111111=3
' C! e; e6 k; D! V% gPn’=11111111111111114+3=11111111111111117
2 X' F* w9 @) l9 X6 R5 w! S- fPn’+Pn=111111111111111111+11111111111111117=22222222222222228+ a8 o$ x& [0 P8 i% C$ @
3 P) P/ K- u B( W' v' g =2M=11111111111111114X2=222222222222222283 W1 I. Z* i5 k9 v! m0 n
三,也可以这样证明
, ]6 G( j1 ~$ {1 ?7 N9 z1, 在Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1)式中
[/ `( j/ o# V, j8 d设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数
% f# i: N( Q7 Y- ^% ]# \若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,
, R2 X# b: q* O; Y0 ~若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n : K; T% u' r* Z I
代入(1)式 得(Pn+Pn’)/2=2n’+2N-1=2n”+2N-19 t) i9 ]' {# v T, p
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+2N-1=2n”-1+2N-1
3 u8 ]; _5 f; H或(Pn+Pn+2n)/2=n+2N-1=n+2N-1 4 a( r0 b, y6 ?/ e# V
Pn+n=n+2N-1=n+2N-1 得Pn=2N-15 w1 {. H4 \% R/ ~. o) g
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn/ U2 c: z' g6 K7 a+ K# R* r) d
或Pn+Pn+2n=2n’+Pn+2n”+Pn(恒等式)
0 t% |# ]+ L' Z2 g* Y9 w0 q由上证得 Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1) 在理论上成立
4 i7 e# r8 \" \7 v! G, O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 S* q0 Q; k& ~0 C8 j+ a; n7 c& w
设pn=3代入得3+n=3+0,1,2,3,4," l' z, L/ K; i/ I1 M3 s& v
5,6,7……=3,4,5,6,7,8,9,10……63,64……3+(∞-a)/2,4+(∞-a)/2)[a>2(Pn+1)]$ f- j. m# q# G2 L$ C
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
" h/ u& m0 j' d5 P% D; l: l或Pn*+Pn*+1=6+2n# T( m: o' l, S O2 d4 k8 H7 y9 n
2, 因两个奇质数之间的距离为偶数 用2n表示
! x1 V6 U# Z* f j, x4 f即 Pn’=Pn+2n 得Pn’+Pn=Pn+Pn+2n……(1) / }" C8 g' e; g% R' R" _" D
在(1)式中 设 2n’+2n’’=2n 即 2n’ 2n’’为2n的偶数公由数 ) u0 y0 l. R' _9 O, H) z5 G) `
代入(1)式得 Pn’+Pn=Pn+2n’+Pn+2n’’……(2)
. k0 I" } [. v7 b) |( l) t4 W设2n’ 2n’’为2n的最后一对偶数公由数
4 u' Z9 ~* |+ c2 K+ E0 [若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n
. l9 t; z& j6 @6 `# b3 p得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn0 ~' \; D& y2 c% T
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n. R3 \: ~9 S8 j" w, @& [
同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn2 h! u% c! x1 J9 ^
即 (Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+1+Pn……(3)
! N) K' ~% h C: w% q, y! Q: J4 N) Xn为偶数2n=0,4,8,12……
( d9 _1 W9 D' U+ G& K* l3 Y. J2n的最后一对偶数公由数为0、0,2、2,4、4,6、6…… f4 o3 D1 c0 h, v( |. ^
2n’=0,2,4,6……偶数集
/ w; b4 A8 @4 f+ M- k5 Jn为奇数 2n=2,6,10,14……' |) @0 k: q: w& X
2n的最后一对偶数公由数为 0、2,2、4,4、6,6、8……
& r& v9 C1 v7 B& Z4 `0 G2n’+1=1,3,5,7……奇数集
: }- ?5 o+ j- [/ O2 _& B3 q4 p; 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( j* z `+ U$ `( `1 ]- x2 K% U J. Y
Pn’+Pn=2Pn+0,2,4,6,8……偶数集 + z% x& ~) ?+ U( B- v
设 Pn=2 或 Pn=3
3 {4 w: V3 b, V( z/ _5 b4 f 代入上式得 Pn’+Pn=4+2n或Pn’+Pn=6+2n% U; I9 h3 Z$ A, y5 ^ J) v
四,奇质数定理三的证明2 u9 ` `1 y' P) K
(1) 已知M=3,4,5……大于2的自然数集n’=0,1,2,3……自然数集0 V( A$ @: A! o# M
又已知Pn’-2n=Pn Pn’-0,2,4,6……=Pn
8 `* c9 u, z* R! r; NPn’-0,1,2,3……=Pn+0,1,2,3……=M
% _8 l6 `" h" P0 y% r1 l6 ]; kPn=M-0,1,2,3…… Pn’=M+0,1,2,3……3 b0 C% W; i: S
或 Pn=M-n’ Pn’=M+n’* L L8 o2 O( ~ m
由此证明了 Pn=M-n’ Pn’=M+n’或Pn+Pn’=2M 成立
* N/ T. w3 v, ?( V) |$ K+ P. p(2) 实例说明 Pn=M-n’ 即Pn=3,4,5,6,7,8,9,10……-0,1,2,3,4,5……
& h2 T1 U- E/ V/ s' u* x Pn’=M+n’ Pn’=3,4,5,6,7,8,9,10……+0,1,2,3,4,5……
- _& g4 ?8 b4 L- v2 ~4 R得 Pn=3-0=3 Pn’=3+0=3 M=3 2M(Pn+Pn’)=63 k% p* [: C+ B8 u% |6 G2 U0 x
=4-1=3 =4+1=5 =4 =8& f" k% p: U$ Q: e# o$ w. n
=5-2=3 =5+2=7 =5 =109 c; M$ c/ q! q* O' N7 g
=6-1=5 =6+1=7 =6 =12
; ?) N$ L4 Z% k =7-0=7 =7+0=7 =7 =14: f1 @, B, k# H0 X( X7 W. @1 i
=8-3=5 =8+3=11 =8 =168 I8 v& j) T7 u) X9 F
=9-4=5 =9+4=12 =9 =18
w: x- T. g' Z9 M- M6 G =10-3=7 =10+3=13 =10 =206 E- y/ m# T0 J& V: \) r* u
=11-6=5 =11+6=17 =11 =22
# c( O: c' c' _9 i, g =12-5=7 =12+5=17 =12 =24
7 C- ~$ `$ k- K6 F7 ^Pn+Pn’ =3,4,5……-0,1,2,3……+3,4,5……+0,1,2,3……
: X0 U( E. G) w7 t) y =3,4,5……+3,4,5……=2x3,4,5……=2M=6,8,12……=6+2n% @2 n: e, q/ D# h/ {; X
(3)已知M-n’=Pn M+n’=Pn’
1 \4 v) I& ]% m% P2 F/ _1 N 或 M-0,1,2,3……=Pn M+0,1,2,3……=Pn’ ' ~- S/ q6 J L J/ B* X
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! M# ]/ ]/ r/ p, z+ P* w* D
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)
% Q2 c. ]5 e# Y* }9 q7 t由此 从从实例上、理论上证明了奇质数定理三的成立。
% R, N2 v5 H# x. R% @& B* c五、质数表示式的证明 E5 L7 J# X4 |0 f2 W1 ~2 v7 S
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 ( q; Y1 i' {2 K' Q6 t8 |& a3 `' h( Z
在(2)式中2n’+3 2n”+3必须为奇质数,即Pn=2n’+3 Pn’=2n’’+3
2 G! Y) Z* K/ D$ [ I' G( @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, q! E5 ^/ {% z& q9 f) ^+ y& J
=0+3+2+3=3+51 l* `! O2 Z% E8 V7 I' v& o
=0+3+4+3=3+7! S5 _/ x% {( d9 S1 u
=0+3+8+3=3+11
' x7 Q! z& E% c3 k2 I! Q: Z4 Z9 A& ` =0+3+10+3=3+13
7 d4 x1 |9 ^9 x% u8 _6 {; O O5 d ~ =0+3+14+3=3+17
, C: L" z. D& f% Z# @ =0+3+16+3=3+19
1 t- T, f7 d& }$ x1 K =0+3+20+3=3+23
- U; n) S: l) x% ]" s" P R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 ( [5 D* i% C8 _5 o
即6+3=9 12+3=15 18+3=21 22+3=25
" H5 ]8 ]" W# \9 I' e& P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
0 z/ C7 F, X( x; WPn +Pn’=2+3+4+3=5+7
) E" i- u) U. O! L2 D# g =2+3+10+3=5+139 d; ]7 Z$ Q" |! A4 {$ X& X
=2+3+16+3=5+19
" P3 m" Q& l8 c5 } =2+3+20+3=5+236 B: O9 j" U8 U
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
$ e5 l( y k8 t9 ? =4+3+28+3=7+31
- \) \$ u' S' V5 N8 J =4+3+44+3=7+47
; o0 ]$ G9 j, `& H =4+3+50+3=7+53
, @; R8 c- M; _1 X又如n=46,61,2n=92,122它们的偶数公由数如下 Z" b; ^9 Z% C9 p4 r$ P
0,92.2,90.4,88.6,86.8,84.10,82.12,80.14,78.16,76。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)
$ Q9 l, `+ x6 x2 R9 ^: L' O0,122.2,120. 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); j" G3 F. k& g$ B2 R, N
它们的偶数公由数分别为24,31对。
- G, t- V! Y0 K/ ]2 g9 [) c0 I2 F2n=92的有第 9,15,18对能用 即 Pn+Pm’=16+3+76+3=19+79 # O% c4 b3 g. @7 {5 L5 z1 I; Q* U
=28+3+64+3=31+67* N9 T% j4 y, w ]; K
= 34+3+58+3=37+61
. ^4 m# }6 a% @( X6 g) ]2n=122由第9,15,30对能用即Pn+Pn’=16+3+106+3=19+109 0 X8 w7 ?5 j6 M9 h
=28+3+94+3=31+97: O* D1 }7 J: l6 W8 E
=58+3+64+3=61+67
. t/ d: S+ E4 C7 Q- B# s1 G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
/ W8 z9 X* x3 H; ~7 E$ Q2n的最后一对偶数公由数 使(2)式变为(Pn+Pn’)/2=M=2n’+3=2n’’+3……(4)9 t/ F6 z6 c: u: {3 M* ~ u% b. ~
=2n’+1+3=2n’’-1+3
+ R: g+ B6 J/ U" R" j% | =n+3
% S/ m3 ~0 b7 d6 ? =3,4,5……
; L2 }6 A: J/ l9 Q) 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
; D! y# Q- A/ L$ ~) v' }4 [, {1 c2,质数表示式的证明' d1 r* d4 R# P
(1)已知Pn=2n’+3
& H- ? w4 y+ T$ z& D2 b$ y Pn’=2n+6-(2n’+3)5 a2 b3 V) e+ N" O
Pn’=2n-2n’+34 v1 X4 A S- a
又已知 Pn’=2n’+3+2n’’’
% q2 i, R$ s- m# U2n-2n’+3=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’# {7 e* m7 S, J2 q C) B
Pn=2n’+3 ……(1)
5 O* Q& r1 |" z0 a1 i0 k: ePn’=2n-2n’+3……(2)
8 b( R" U' n* k8 ~9 O: w8 `2n=4n’+2n’’’ ……(3)( e4 S# {- b! J8 i# e% e$ o
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+2n1 Y5 O m2 O* S
2n=0 2n’=0 Pn=0+3=3 Pn’=0-0+3=3 2n=0+0=0 2n’’’=01 `; B4 }3 G+ F
=2 =0 =0+3=3 =2-0+3=5 =0+2=2 =1* F' y$ C% i) A# t+ E: f7 _
=4 =0 =0+3=3 =4-0+3=7 =0+4=4 =2+ `! r; q' _4 H' E- C
=6 =2 =2+3=5 =6-2+3=7 =4+2=6 =1: {8 B+ s+ v8 O$ z; k6 {% ?
=8 =0 = 0+3=3 =8-0+3-11 =0+8=8 =4& ]# `. H7 G- Q' |
=10 =0 =0+3=3 =10-0+3=13 =0+10=10 =5
6 o1 b$ v. T1 r =112 =16 =16+3=19 =112-16+3=109 =32+90=112 =45
; P, k9 Z6 u2 r! A' T(2)方程组$ H r# D2 C1 s+ J
Pn=2n’+3 ……(1)
9 `9 \# I7 } y" a& u* A% D, N7 \& NPn’=2n-2n’+3……(2)
* U1 ]- t e2 n7 s2n=4n’+2n’’’ ……(3)' n- ], `9 O" i
① 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
4 ]" K t2 J( ^0 A5 T( g2n’+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
( j, ^7 a& a: K. S1 n②解方程的步骤 % x1 K/ f% l- K6 D! a* v+ M) |
设2n=0,2,4,6……偶数集 根据2n的偶数公由数2n’ 2n’’ (2n=2n’+2n’’)
' X3 s# e- f/ L确定2n’ 求Pn=2n’+3 Pn’=2n-2n’+3 根据2n=4n’+2n’’’求2n’’’=2n-4n’3 A P, {9 M! X0 w4 z3 f) W8 ~8 N
③证明方程组成立
/ Y$ U: r5 e1 G/ M5 f) l1 L8 p即证明Pn=2n’+3 Pn'=2n’'+3 3 Z, g- b6 A- \2 {& P( g* d2 Q! ?. L# f7 ^
已知 Pn+Pn’=2n’+3+2n’’+3=6+2n( a% e- D/ K g2 i4 Q5 D% S& I( ?
又已知Pn’=2n-2n’+3 2n=2n’+2n’’ 2n''=2n-2n',得2n-2n’+3=2n’'+3
+ l5 z4 X! }' C7 M! { # l4 ?) B8 W. g2 N0 a
2n=4n’+2n’’’=2n’+2n’+2n’’’ 2n=2n’+2n’+2n’’’' G0 G+ b( G8 u% _6 J
得 2n’’=2n’+2n’’’ Pn’=2n’’+3=2n’+2n’’’+3=2n’+3+2n’’’=Pn+2n’’’=Pn+0,2,4,6……" \+ N5 c9 D. W5 F0 J( G
Pn=2n’+3
2 O: j4 v7 a, B0 GPn’=2n’+3+2n’’’) V6 A, D* _6 K! T
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……" O: [9 I7 t) F' D6 I; J5 Z
即Pn=2n’+3成立% S0 H1 T' R8 }1 `
Pn’=2n’+3+2n’’’
, I0 {: i8 \: B( H8 ], d X8 Q =Pn+2n’’’& c+ `, q0 r) j0 V" o% A
=Pn+0,2,4,6……
9 X/ \+ ~+ n* O- `/ \: {; t' l* e已知Pn到Pn’的距离为0,2,4,6……
) C( \( A) M' y: N; x4 \则Pn’=2n’+3+2n’’’也成立
3 T0 E4 u5 h& |4 \即Pn’=2n’’+3 也成立- t& g6 r. L5 O* z
六,奇质数定理和公由数理论是证明猜想唯一的新方法4 m4 T& x, i: S' ~& A. w2 L/ m3 k
1,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
9 y* s, I. x( L6 f3 b, E(2),由于是奇数,它们之间的差为偶数 即Pn’-Pn=2n1 I7 M- Y% F$ h3 ?
(3),它们的分布是不规则的3 \- z% z6 y7 t b! @- D7 b
由上述三个特征得到三个定理(见注2)
: @# P/ {1 @- A0 [9 W j即奇质数之间的共同规律, k! K) o0 n5 x
2,以上证明涉及到五个问题
( E/ O7 m& h3 M. J 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
( H5 d* {* A1 b0 K 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6 U+ h. h5 h0 y
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# @4 n* F) }1 V5 h. ^
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/ x3 u ^- j/ j6 d' i
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。+ c8 c% \! Y& x
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。2 W! {& I# x) ~' z4 `
鄙人城请数学界能把公由数新理论写进教材。) r! }1 S$ E' _/ S5 ?4 B! O4 a
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
- U! x! @1 B, R4 F! o5 C! h因为因素与理由意思相近或相似
$ t5 T( ^$ j+ i, Z9 D) p) v. E/ n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。6 N+ R2 X! o+ Y* ^' c/ f
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1 S' Q4 Z* v& \: I! D, Y9 [2 V
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 k, B; \! m& M$ k4 }
这里讨论的公和数和公由数是指偶数集(包括0)6 v# N' G7 K) D6 J: |# O
又如,6的公由数为0,6 1,5 2,4 3,3' a- m% b, N/ y) |( w
0和6,1和5,2和4,3和3的公和数为6- G' \/ b* T$ X1 ^: D. Z+ l' c
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' \7 }: K6 F1 s$ Z) z: N
任何偶数(包括0)都有一对以上的偶数公由数' U; U; x1 j7 L t
设2n’ 2n’’ 为2n的偶数公由数 则 2n=2n’+2n’’ 或 2n’=2n-2n’’ 2n’’=2n-2n’
2 G. h, X4 i7 R3 x, C/ R2n的偶数公由数可用 2n’=0+2n’ 2n’’=2n-2n’ 来表示4 o$ k2 Q, X8 D a8 }+ W- ~
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)。- ~' L! b x! S8 ~" p/ n
下面来证明定理一:
" w% }2 t. H j已知:Pn’-Pn=2n’ 因两个奇质数之间的距离为偶数,可用2n’表示。
7 N' j7 h& h5 ^- X0 r则Pn’=Pn+2n’ 将Pn+2n’=Pn’代入上式得(Pn+Pn+2n’)/2-Pn=Pn+2n’-(Pn+Pn+2n’)/2
( r: j1 |$ z x, x, S- b" b4 c9 hPn+n’-Pn=Pn+2n’-Pn-n’ n’=n’ 定理一成立
. c$ {% q9 C0 r O3 H/ p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)* y+ i8 v' n! \5 K
由上得:Pn+n’=Pn’-n’=M 即M=Pn+n’ 2M=Pn+n’+Pn’-n’=Pn+Pn’
4 k+ W0 A5 y! LM=(Pn+Pn’)/2 即M为Pn.Pn’之间的正中间数。& s# ~2 w; f$ `! m+ o
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’)
& G# |4 M( H7 ~0 g则Pn’.Pn之间一定存在一个正中间数M。则M-Pn=Pn’-M=n’.
! G) _" t$ ^ Q S* q" D$ F0 t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)
2 L* |- \& b6 p得Pn’+Pn=2M. M=Pn+n’! L L- G5 f3 N8 `7 X G+ X
例
! E. L* m% j Qpn 3 3 5 5 59 61
4 ]! S8 w' g! [; n! c3 w1 @. H$ h& D3 D/ Y
Pn’ 3 5 5 7 67 67
7 ]' k% H' P. c/ n9 K1 ^1 a( n. h2n’ 0 2 0 2 8 63 |# l3 m: ]& Z2 O) c5 o: I
n’ 0 1 0 1 4 3( ], n( f9 P5 t
M(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 646 a: G. | n- K# T* L% n' Z
2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128
& O7 E- e" y1 Z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)
; D$ f% `2 g2 @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’. p8 O- ?- c" ]4 s
Pn’=M+n’ 得 pn+pn’=2M
, E l \ ]# @) ^& aM(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64
- r- n v9 N+ U, w; B; y' a2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128 S( h" J( \. o9 n, b" l# F. A
2n’ 0 2 0 2 8 6
3 U& T! O2 R2 c- Y2 X: G$ }) hn’ 0 1 0 1 4 3+ v0 R9 d# p" z$ t! e! x2 R
Pn 3 3 5 5 59 61, M, s. Q6 p+ j+ q
Pn’ 3 5 5 7 67 670 }* H- O T# L9 o# s
3 w. e: C6 |/ b4 D1 a6 C
注3:在(3)*式 Pn*+Pn*+1=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n式中
; j2 U3 [( R+ h. I6 @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)’
! K2 m: G- z5 E9 k+ D: [; K, l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)( d' M1 `- u, F' ?. Z, T1 B
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- }2 `6 m( M5 R/ Z" u6 j( N }
3+3=1+2+1+2=4+2) k6 Y+ ?8 W* L8 p
3+5=1+2+3+2=4+4- z' j; ]$ b7 g1 h
5+5=3+2+3+2=4+6
& `: J- j$ c4 V' A' x( p5+7=3+2+5+2=4+8
7 p; [& n; Z! r, _) J, w/ r& _7+7=5+2+5+2=4+103 L* c& o3 \/ W0 m( _# o9 I, d/ i
59+67=57+2+65+2=4+1225 s' ] G6 { Z2 {& W$ ^
61+67=59+2+65+2=4+124
5 @& \9 d; [, g# z…………………………5 o' M9 F) e" Q9 C
在(2)’式中,设 2n’ 2n’’为2n的最后一对奇数公由数
' S: Z8 c2 H1 {% a& q7 z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。# t/ W2 c) u, P$ v% {1 m
1、1,1、3,3、3,3、5,5、5……61、61,61、63,……∞/2、∞/2。
4 m+ v, l7 u( p7 G8 X) X若n为奇数时 2n’=2n’’=n
1 H7 B- j1 S7 ^, D; o. G9 ~' g) `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; e- z: `% g% B1 T$ m
M=2+(0,1,1+1,3,3+1,5,5+1……61,61+1……∞/2)1 C* r7 W0 B8 t3 v# C% {0 `) R
=2+(0,1,2,3,4,5,6……61,62……∞/2)! ~; { U% C" K' v8 M
=2+n=2,3,4,5,6,7,8……63,64……∞/2& I! y- ~: k T9 J, \$ K
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/ W9 `2 E1 m {* p6 F/ O
即大于2的偶数都可以表示成两个奇质数之和。/ F( s2 P a$ f- ]
笔者 蔡正祥
$ S% f! x5 S- e 2011-8-60 t1 H! C/ g0 x
通地址:江苏省宜兴市宜城镇环科园丝绸花园51幢306室" M$ b# H0 _1 l) D/ x. T- C
邮政编码:214206 电话:0510-87062749 18921346656 15370276856
0 v( k5 ~2 |4 ^* o4 j籍贯:江苏 宜兴 工作单位:宜兴市张渚镇政府
( [, L; p/ I2 k6 ^! x
1 d2 G. I) D9 ]( z8 B: _3 I, m& B& m
/ x; \5 q% u9 N" F6 S
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zan
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