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素数及相关问题的探讨 p+ h5 b3 u% ]* {4 w- b- k) A' L
这是中国人在2009年前,对素数、孪生素数、素数等差数列、哥德**猜想的论证,供各位数学爱好者茶余饭后,进行欣赏。) x6 V2 C" Q- F1 Z+ b7 o4 c& _" C
精彩片段:有人把哥德**猜想与孪生素数看为相同的对称性问题,只要解决了一个,另一个就应该解决,事实上并非如此:
4 T# E; I+ {5 O, i哥德**猜想是大于6的偶数可以表示为两个素数之和。意味着,表示为偶数之和的两个素数与偶数而对称,即两个素数与偶数有相应的对称关系,如任意三个连续偶数中有两个偶数,分别除以3余1和余2,组成这两个偶数的素数对中的素数,最多有一个素数是相同的(素数3),其余的素数都是不相同的:除以3余1的偶数的素数“1+1”适应于除以3余2的奇素数;除以3余2的偶数的素数“1+1”适应于除以3余1的奇素数。这充分说明了组成偶数素数对的素数与偶数有关。0 a# n) @- N: ^7 {) K/ n
孪生素数是间隔距离较近的,相同距离的两个素数,间隔相同距离的两个素数是客观存在的,客观存在的孪生素数与我们所取的范围,而范围本身并不影响孪生素数的存在,范围与孪生素数的存在没有直接因果关系,如不论我们取32,34,36,还是40,这之内的孪生素数组:(5,7),(11,13),(17,19),(29,31)都是不变的,这充分说明了范围不干预范围之内的孪生素数的诞生,不影响孪生素数的存在。而孪生素数只是素数等差数列的一个方面。
4 [. G2 ]6 T% E" D* @不论是素数,还是孪生素数、素数等差数列、哥德**猜想都是研究素数与素数之间的关系,素数的分布和素数的结构问题。
, x, E6 @" }' J0 a- C哥德**猜想,分为两个命题:
{$ S. [ e# M) T, P/ ?命题1,大于6的偶数可以表示为两个奇素数之和;
0 c. p/ M2 W# S4 L2 e命题2,大于9的奇数可以表示为3个奇素数之和。只要解决了命题1,命题2就不攻自破了。
0 p: Z5 E5 m$ `一、证明思路- v5 R7 t( H2 E- ?8 a
因为,哥德**猜想涉及素数,所以,我们得从素数开始说起。; d9 Z+ y5 J5 O- ^0 B
1、素数,只能够被1和自身数整除的数,叫素数。(自身数≠1)。- I* m( l2 p b* j2 n
素数的形成线路,就是素数的分布。素数有两种计算方法,计算结果是一样的,一种计算方法,说明素数随着所取自然数范围的扩大而变稀疏;另一种计算方法,说明随着所取自然数范围的扩大素数个数,会不断地增加。
1 n6 O/ ^. ~" s3 F& m& x 2、孪生素数,属于素数的个性关系,它的分布也与素数的分布大同小异。同样有两种计算方法,计算结果是一样的,一种计算方法,说明孪生素数随着所取自然数范围的扩大而变稀疏;另一种计算方法,说明随着所取自然数范围的扩大孪生素数个数,会不断地增加。
s% J3 o, z2 a+ G0 }6 f 3、哥德**数,人们把能够组成偶数素数对(1+1)的素数,称为哥德**数。它的分布也与素数的分布大同小异。同样有两种计算方法,计算结果是一样的,一种计算方法,说明哥德**数随着偶数的扩大而变稀疏;另一种计算方法,说明随着偶数的扩大哥德**数个数,会不断地增加。. L# m1 e) Y% V
所不同的是,哥德**数与素数、孪生素数的区别在于:素数和孪生素数个数是取自然数范围;哥德**数是取具体的偶数。范围没有个性与共性之分;而偶数有个性和共性之分。我们把不能够被所有素数删除因子整除的偶数,称为偶数的共性;把能够被部份素数删除因子整除的偶数,称为偶数的个性。共性说明偶数的基本素数对,随着偶数的增大而增多;个性反映偶数素数对参差不齐的原因:是共性偶数素数对的多少倍。/ [: R& F) ]0 ~0 B4 k9 |# j6 Y2 R
哥德**猜想与孪生素数还有一个区别:相差2的,不能够被素数2和3整除的奇数组,每6个自然数就有一组;而不能够被奇素数3整除的偶数,不能够被素数2和3整除的奇数对,即素数2和素数3删除后,平均每12个自然数剩余一组奇数对。由此,造成了取不能够被所有素数删除因子整除的偶数作为自然数范围时,孪生素数对是不能够被奇素数删除因子整除的偶数的两倍,相当于只能够被素数3整除的偶数的素数对。9 m* D% Z+ w) s# Y
二、素数1 s2 U) w/ w) D) L! {8 S
素数,只能够被1和自身数整除的数,叫素数。(自身数≠1)。7 k/ k7 U' o4 X
(一)、素数的分布: l, Q5 g: p. o( g% M$ B3 s
素数的分布,又叫素数形成线路图。它的分布是以除以素数删除因子的余数而定的。素数删除因子是指小于所取自然数范围平方根的素数。素数的分布图为:
8 q+ i( W. F( {/ u9 z) P) f 1、第1个素数删除因子为2,以素数2的删除形成了素数总线路,素数总线路为除以2余1。我们把它用等差数列表示为:1+2N,即大于2的素数存在于1+2N这个等差数列之中。- f6 R6 r+ v d
2、第2个素数删除因子为3,以素数2、3的删除形成了第1分支。我们在总线路1+2N等差数列中,取与素数3相同个数的连续项3项有:1,3,5。删除能够被3整除的3后,剩余1和5。因素数删除因子2*3=6,我们就以6为公差,形成第一分支的两条线路:1+6N和5+6N,即大于3的素数存在于1+6N和5+6N这两个等差数列之中。& o7 T. ^. _. I! A( l
3、第3个素数删除因子为5,以素数2、3、5的删除形成了第2分支。我们在第一分支的两条线路:1+6N和5+6N两个等差数列中,各取与素数5相同个数的连续项5项,1+6N有:1,7,13,19,25;5+6N有:5,11,17,23,29。删除能够被素数5整除的5,25后,剩余1,7,13,19和11,17,23,29。因素数删除因子2*3*5=30,我们以30为公差,形成第二分支的8条线路:1+30N,7+30N,13+30N,19+30N和11+30N,17+30N,23+30N,29+30N,即大于5的素数存在于这8个等差数列之中。( W" Z) s7 j# W# d1 B1 w
4、第4个素数删除因子为7,以素数2、3、5、7的删除形成了第3分支。我们在第二分支的8条线路:1+30N,7+30N,13+30N,19+30N和11+30N,17+30N,23+30N,29+30N等差数列中,各取与素数7相同个数的连续项7项:
% c) x- D6 @) x) ~1 k: I V1+30N有:1,31,61,91,121,151,181;7 h2 h1 ]* {- P' M4 h$ h' C( p
7+30N有:7,37,67,97,127,157,187;
! T0 m, b& I; M: r8 {# p13+30N有:13,43,73,103,133,163,193;2 `( q7 q3 K& R, ^
19+30N有:19,49,79,109,139,169,199;
% n) \; h( L5 r$ y" K* u* D7 ]11+30N有:11,41,71,101,131,161,191;+ F: D$ j5 i# l6 p( Z' d; t
17+30N有:17,47,77,107,137,167,197;
0 X5 A- {! B8 H23+30N有:23,53,83,113,143,173,203;
' ~4 k% H' p# w! ~2 h1 E' u29+30N有:29,59,89,119,149,179,209。
- y8 W, r0 w9 z" d用8个等差数列的首项1,7,13,19,11,17,23,29乘以素数删除因子7,得到素数删除因子7,在这8个等差数列在2*3*5*7=210之内的删除数为:7,49,91,133,77,119,161,203。删除后剩余48个数,因素数删除因子2*3*5*7=210,我们以210为公差,以删除后剩余的48个数为首项,组成素数形成线路的第四分支的48条线路,即大于7的素数存在于这48个等差数列之中。* ~/ q n: z9 a5 p H4 T* L, [
………………。1 g- J0 [1 c: b' H* N3 Q0 a
当我们把这里的素数形成线路,第一分支稼接到总线路上,再把第二分支稼接到第一分支,把第三分支稼接到第二分支,把第四分支稼接到第三分支,………,就这样一直稼接下去。从而形成了一棵巨大的素数形成大树,这就是美丽的素数诞生树,也是素数分布图。" L6 I* Y) I, l6 r" }% b
说到这里,有些问题还得在这里说清楚:
8 v; B- F) l- ]5 f [7 c(1)、这里的48条素数形成线路,说明大于7的素数必须存在于这48条线路之中,无一例外。并不是说这48个等差数列的数都是素数。, X/ A& u* f, K8 o
(2)、这里的48条线路中有:121,143,187,209,169并不是素数,我们以121+210N为例,它表示除以2余1,除以3余1,除以5余1,除以7余2这一房素数,在这里是不可以缺少的。只有当121+210N等差数列取11项:121,331,541,751,961,1171,1381,1591,1801,2011,2221,素数11删除时删除了121,121才完成了它的历史使命。如果说,我们在这里删除了121,就等于删除了121+210N,那么,就漏掉了331,541,751,961,1171,1381,1591,1801,2011,2221这些数+2310N这10个等差数列,这10个等差数列都是可以产生素数的。我们换一句话说:在素数形成线路中,只有当这个数能够被组成等差数列的公差中的素因子整除时,这个数才算完成了它发展素数的使命。
) u0 T* @8 E- t(3)、素数形成线路图与合数数列 |
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