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升级   39% TA的每日心情 | 开心 2016-8-29 17:02 |
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二、孪生素数与素数等差数列5 U8 E) N' @: O- [1 j; Q! L
孪生素数的定义:相差特定间隔距离的素数,叫孪生素数。一般是指最小间隔距离,人们通常指间隔距离相差为2,4,6的素数,其实,还有最小的间隔距离相差1的孪生素数:2,3。/ h! S- E5 s; d) u7 e3 R+ t( r0 J$ i
素数等差数列的定义:相差相同间隔距离的素数数列,叫素数等差数列。因为,素数2的删除是素数2的倍数(>1)的数,即每间隔一个自然数,素数2都要删除一个数,所以,除了孪生素数2,3外,再也没有相差1的孪生素数了。故,人们在提到孪生素数时,忽略了这个最小的孪生素数了。
/ R6 t5 c7 x0 ^9 A' K, { 大于2的素数存在于1+2N之中,因为,等差数列1+2N的公差为2,不能够被素数3整除,所以,在这个等差数列,每三个连续项中的数,必然有一个项的数被素数3整除(不能够成为素数),剩余两个项相差2的数,有可能同时成为素数,即相差2的素数(除3,5,7)外,最多只有两个相差2的素数存在,这两个相差2的素数,人们把它称为孪生素数。
2 i- D( |6 z$ a3 q 因为,除了偶素数2以外,都是奇数。所以,相差2的孪生素数中间的数,必然能够被素数2整除,又因为素数3是每3个自然数必须删除一个,故,相差2的孪生素数(除了3,5)中间的数,必然能够被素数3整除,才能够保证两个相差2的数不被素数3整除,即相差2的孪生素数中间的数既能够被素数2整除,也能够被素数3整除,那么,相差2的孪生素数(除了3,5外),其它都能够被2*3=6整除。再因为,其余大素数的删除间隔都大于3,给相差2的孪生素数的存在留下了机会,所以,相差2的孪生素数有存在的条件。: u/ @/ y' \0 W8 }. m* S' O
因为,大于3的素数存在于1+6N和5+6N两个等差数列之中,这两个等差数列的公差6,不能够被素数5整除,所以,这两个等差数列5个连续项中必然有一个项,被素数5整除。如5+6N数列:5,11,17,23,29;35,41,47,53,59;……。中的5,35,65等6 G/ [* C$ X8 E# P" X, b
再如1+6N数列:7,13,19,25;31,37,43,49,55;61,67,73,79,85;……。中的25,55,85等
0 X# T% h9 r& ]. N8 e* x 即相差6的素数等差数列,除5,11,17,23,29(以下一个素数删除因子为首项外),最多只能有4个连续项都为素数。反过来说,如果首项不是下一个删除因子(5)本身,那么,相差6的素数等差数列,最多只有4个项。
" |3 m3 J$ F2 m% i" h! i 如果说,我们用素数删除因子2,3,5,在2*3*5=30之内的删除剩余数1,7,11,13,17,19,23,29为首项,以30为公差组成8个等差数列,那么,公差30必然不能够被素数7整除,如果素数等差数列的首项不是7,那么,相差30的素数等差数列不会超过6项。$ Z1 h4 j% H* C5 ~8 Q7 e
………………。3 a% }$ ^8 m2 [% I) {: t X
以此类推,也就是说,数学家陶哲轩发现的23个数的素数等差数列,因为,首项不是23,那么,公差必然能够被2*3*5*7*11*13*17*19*23=223092870整除。换一句话说,如果该公差不能够被素数29整除,那么,在这个等差数列中任意取29个连续项,分另除以素数29,必然余数分别为:0,1,2,3,……28。我们可以说,能够被该数整除的公差,在素数长河中,完全可以存在28个素数的素数等差数列。$ \6 s# m9 Q f9 I; Z
孪生素数的简易证明:
1 m& G- m. c* f5 ^) y; l/ g 因为,大于3的素数存在于等差数列6N+1和6N+5之中。所谓孪生素数,即相差为2的两个素数叫孪生素数。即当6N+5的N为X,6N+1的N为X+1时,6N+6和6N+1都是素数时,即为孪生素数。又因为,人们已经证明了素数永远存在,那么,当6N+5的N为X,6N+1的N为X+1时,6N+5和6N+1都是素数的情况也永远存在,所以,孪生素数永远存在。实践说明,当自然数大于43以后,孪生素数实际个数大于自然数的平方根。5 m' D' u, T" C0 l! b
顺便说一下,相差4的孪生素数。也就是6N+1和6N+5所形成的孪生素数。这里的6N+1中的N与6N+5中的N相等时,6N+1和6N+5都是素数的情况下,叫做相差4的孪生素数。同理,人们已经证明了素数永远存在,所以,6N+1和6N+5都是素数也永远存在,应该以上面的孪生素数个数相当。( O& v- w7 n- o' r8 g
再说一下相差6的孪生素数,即6N+1与6(N+1)+1,6N+5与6(N+1)+5。都为为同一等差数列所形成的孪生素数。同理,人们已经证明了素数永远存在,所以,6N+1与6(N+1)+1,6N+5与6(N+1)+5都是素数也永远存在,应该有相差2的孪生素数个数的两倍。. k: Y& v* [+ o
孪生素数的直接寻找方法,敬请搜索《孪生素数的计算及证明》。该筛选方法,除了孪生素数3,5以外,不会漏掉任何一个孪生素数。因为,本文认为:孪生素数的起源是孪生素数5,7。后面所有的孪生素数都是孪生素数5,7的延伸。2 c, T+ x. m5 E' j' B. D9 [0 M$ [& t% G
说到这里,必须说明:孪生素数与哥德巴赫猜想的关系,两者不是同一对称性的题型。孪生素数是相差特定间隔距离的素数,而1+1不属于相差同一间隔距离的组合。不能认为证明了一个对称性的问题,就可以原封不动地搬到另一个问题上进行使用。4 q- Z; }5 B9 T( S6 K
孪生素数的制约因素只有一个,那就是素数删除因子。而1+1的制约因素有两个:1、素数删除因子,2、素数的对称数,素数的对称数因偶数而异,即受偶数制约对称数是否能够被素数删除因子删除。+ [1 S$ Y, w( a
三、1+1
: v' V' e* M& e* I4 C$ w 1+1的猜想:大于6的偶数,可以表示为两个奇素数之和,简称1+1。4 R4 Z9 i7 b8 r+ z# ^
任何一个证明题,在没有定理之前,证明犹如大海捞针。所以,学生给哥德巴赫猜想下了一个定义:不能够与偶数同余的素数,必然组成偶数的素数对。(素数删除因子所组成的素数对除外)。反过来,能够组成偶数素数对的素数,除素数删除因子外,必然不与偶数同余。) g. q1 l t9 ~6 |9 b
我们从多个方面,说明哥德巴赫猜想的成立,结论是一样的:1、从素数对的素数生成线路图说明,2、通俗证法,3、每一个素数删除因子删除后的剩余数是否能够通过1+1组成连续偶数,组成连续偶数的数是否有1+1的素数。! @- W& R- D9 `7 O4 W* w3 U& q1 C
证明方法一、从素数对的素数生成线路图说明0 P7 S1 S, E! s2 U
按照素数形成线路图,大于6的偶数,都有不与偶数同余的素数生成线路存在,必然产生不与偶数同余的素数,即,大于6的偶数都有1+1的素数对。证明方法应该是:7 G2 X% U" y$ c E0 j
1、因为,大于素数2*2,小于素数3*3的偶数,只有偶素数删除因子2,我们只须要考虑偶数和奇素数除以素数删除因子2的余数,是否同余即可,这区间的偶数必然大于4,在大于素数删除因子2,小于2*2=4内有:素数3,又因为偶数除以2余0,素数3/2余1,不同余(即余数不相同之意),所以,素数3能够组成这区间的偶数的素数对:6=3+3,8=3+5;; C& _6 X6 `8 p
2、大于3*3,小于5*5的偶数,素数删除因子有:2,3。我们就要考虑,偶数除以2的余数,偶数除以3的余数,是否与素数除以2的余数,除以3的余数是否同余的问题。而偶数除以素数2的余数都为0,奇素数除以素数2的余数都为1,不与偶数同余(下同,我们不再提取偶素数删除因子2);所以,我们只考虑素数删除因子3,在大于素数删除因子3,小于3*3=9内有两个素数:5,7。5/3余2,7/3余1,这区间的偶数除以3余数分别为:0,1,2。当偶数除以3余0时,素数5和7都不与偶数同余;当偶数除以3余1时,素数5不与偶数同余;当偶数除以3余2时,素数7不与偶数同余,所以,这区间的偶数都能够组成1+1的素数对;
& [5 }0 c/ k3 v7 J: b+ ` 3、偶数在大于25,小于49时,奇素数删除因子只有3,5,这区间的偶数必然大于25,在大于素数删除因子5,小于5*5=25内有素数:7,11,13,17,19,23。它们分别除以素数删除因子3,5的余数为:7(1,2),13(1,3),19(1,4),11(2,1),17(2,2),23(2,3)。* |& {1 c. [/ Q0 D
(1)、当偶数除以3和5余数为:0,0时,素数7,11,13,17,19,23都不与偶数同余;
) w* z+ Y; i; u" L (2)、当偶数除以3和5余数为:0,1时,素数7,13,17,19,23都不与偶数同余;6 t. E2 S- V2 b5 T0 \2 ^6 z
(3)、当偶数除以3和5余数为:0,2时,素数11,13,19,23都不与偶数同余;+ o h, A t# }) v( Q
(4)、当偶数除以3和5余数为:0,3时,素数7,11,17,19,都不与偶数同余;
R) H+ \' `7 U$ C c* K* @" J (5)、当偶数除以3和5余数为:0,4时,素数7,11,13,17,23都不与偶数同余;
6 D( w# H* Z2 w+ t3 O (6)、当偶数除以3和5余数为:1,0时,素数11,17,23都不与偶数同余;! ^3 _0 I, X" i6 p2 S
(7)、当偶数除以3和5余数为:1,1时,素数17,23都不与偶数同余;
: b5 B. E' j' A7 |$ v" b (8)、当偶数除以3和5余数为:1,2时,素数11,23都不与偶数同余;/ g, n* j# x$ s8 |9 Y
(9)、当偶数除以3和5余数为:1,3时,素数11,17,都不与偶数同余;( o; T: p0 b U" ]) h
(10)、当偶数除以3和5余数为:1,4时,素数11,17,23都不与偶数同余;0 P, L6 q, E8 D
(11)、当偶数除以3和5余数为:2,0时,素数7,13,19,都不与偶数同余;
' m3 R' Y9 U0 m* e9 V6 J% ~ (12)、当偶数除以3和5余数为:2,1时,素数7,13,19,都不与偶数同余;
# U! U# {0 i. Q0 S6 b7 a. W% q (13)、当偶数除以3和5余数为:2,2时,素数13,19,都不与偶数同余;
. H' W: y$ F" n$ Y (14)、当偶数除以3和5余数为:2,3时,素数7,19,都不与偶数同余;, X8 |$ A) x K
(15)、当偶数除以3和5余数为:2,4时,素数7,13,都不与偶数同余;8 d! u/ H1 s' P6 q% r
所以,在这区间的偶数都可以组成1+1的素数对。
7 W6 t5 Z6 q( f0 R 按偶数除以素数删除因子3和5的余数,完美无缺的排列为上面15种,而在这区间的实际偶数只有12个,分别代表12个类型,有偶数:26(2,1),28(1,3),30(0,0),32(2,2),34(1,4),36(0,1),38(2,3),40(1,0),42(0,2),44(2,4),46(1,1),48(0,3)。
. [7 ]+ U) x. d3 K1 f2 N8 i# l$ { 后面的排列数与实际偶数个数的差距是越来越大。比如说:偶数在49到121之间只有36个,而按素数删除因子3,5,7的余数,进行完全排列为105个;偶数在121到169之间只有24个,而按素数删除因子3,5,7,11的余数,进行完全排列为1155个;偶数在169到289之间只有60个,而按素数删除因子3,5,7,11,13的余数,进行完全排列为15015个;………。总之,许多都是无用功。为了方便简单,请参看下面的素数余数表。从表中可以查到:任何一段的偶数,在大于素数删除因子,小于最大素数删除因子平方内的素数中,都能够寻找到不与偶数同余的素数存在,况且,这一段的任意偶数都大于这个区间内的素数,所以说:哥德巴赫猜想是成立的。0 |! Z7 b2 e( Y. f+ z; n! t
我们反过来说,上面的这些东西,也并非是无用功,如上面所缺少的3种类型的偶数,我们只能够说在这个限定的区域内没有,在大偶数中必然存在。24+30N数列的偶数都是(0,4)类型,22+30N数列的偶数都是(1,2)类型,20+30N数列的偶数都是(2,0)类型。都可以使用上面适应该类型的素数的延伸素数。(下面再说)。
3 L: M( w, r% ^ 奇素数余数表:为素数分别除以素数3,5,7,11,………31的余数。6 D8 Z. k% @8 {
3,
) J: X, A) o7 }- t9 ~% B# s1 O3 O5,2,
* l, o5 V9 R$ A7,1,2,& N. l9 \5 b' K6 N8 ?
11,2,1,4," X& K. S+ [9 k6 Q9 {
13,1,3,6,2,
# n% p7 \2 a3 m2 G+ N! f, t g17,2,2,3,6,4,
4 @- r8 O9 }* i19,1,4,5,8,6,2,
9 b' t3 B3 _, b23,2,3,2,1,10,6,4,
9 x5 ~- R+ y" B29,2,4,1,7,3,12,10,6,0 D- ~ R( v8 S+ u: S2 b6 A! O
31,1,1,3,9,5,14,12,8,2,! L3 o" P7 Y, ?+ c
37,1,2,2,4,11,3,18,14,8,6,
& U4 u4 {5 A X0 p1 o( x7 Z) y41,2,1,6,8,2,7,3,18,12,10,
4 \2 d. c, ?" L* W3 t43,1,3,1,10,4,9,5,20,14,12,
- {9 K% o. |0 X. B! C7 u# z47,2,2,5,3,8,13,9,1,18,16,) }" j) n) s9 X
53,2,3,4,9,1,2,15,7,24,22,& C e: q8 n1 m
59,2,4,3,4,7,8,2,13,1,28,$ M# `( K5 {6 {
61,1,1,5,6,9,10,4,15,3,30,
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5 Y! O$ k$ T: r5 @5 Z71,2,1,1,5,6,3,14,2,13,9,
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79,1,4,2,2,1,11,3,10,21,17,
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97,1,2,6,9,6,12,2,5,10,4,) _2 w2 o: ]9 U& I( L
101,2,1,3,2,10,16,6,9,14,8,
, F% y8 w1 B, w/ ]3 ]103,1,3,5,4,12,1,8,11,16,10,
! V7 f( e/ Z$ }- k$ p) ?6 Z& ?107,2,2,2,8,3,5,12,15,20,14,. K; U0 Y p7 J: N, \
109,1,4,4,10,5,7,14,17,22,16,9 f/ j1 b; c6 I
113,2,3,1,3,9,11,18,21,26,20,
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