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哥德**猜想的证明
4 q5 _5 [! S, B3 k: y. r9 X1 m4 }$ ] 一、质数表示式$ x2 W- Q c7 i8 ~) J( S& {
1、质数表示式的由来6 c9 Z) i& X& ]. i9 \; P
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....... z4 o5 z$ O6 f* ?5 R
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。9 W C1 @5 t3 J9 }
将p=2n+1改为pn=2n+1+2n".......(1)1 Y$ X* l' m+ a" X
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
% g, p7 g$ g" O( N" }以上说明,若两个奇质数(Pn’、Pn)之间的距离为2,即N=1,n"=0' l. E, l8 I) B. m: z5 R- B+ n
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。
# z) ]. w; D8 j7 Z. D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
2 p5 E: J5 ?' l2 M5 R g ~即N=2,n"=1将n=4.7.10代入Pn=2n+3得11.17.23,
- f+ Y; b o% j2 z$ E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。
( R( ~+ ^0 P7 b9 e: p- X% G由上可以得出,n"与 N的关系,n"=N-1。( Y @) a% |; D4 J
即(1)式可以改为pn=2n+1+2(N-1)或pn=2n+2N-1......(2)
2 ~0 t, |. s7 E r/ {6 W(2)式为奇质数表示式 " d2 ` P* S* x$ u9 A/ W7 l$ S1 b
由奇质数定理1(注2)得M=Pn+n’
+ e2 r7 u/ K7 { 将(2)式代入上式得M=2n+2N-1+n’ Pn+Pn’=2M=4n+2N-1+2n’+2N-1
) s5 L' I2 Q( [/ O4 F+ z 因pn=2n’+2N-1 则Pn’=4n+2N-1……(3)3 F2 P& q" V3 T' c
由上得Pn=2n+2N-1......(2) Pn’=4n+2N-1……(3)5 o" u4 `6 n: y4 w2 @. }0 w
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2 @( E6 `9 ~8 A, G" w
2.证明两个质数之间的距离为0、2、4、6、8…∞即整个偶数集。
, V* A$ l- b q7 j 假设:两个质数之间距离不包含整个偶数集,如不包含2n"。
A2 `+ l3 B/ {设2n"=0、2、4、6、8……∞。6 U S( U( b1 R/ [" O2 u
即Pn'-Pn≠2n"……(4)式中2n"=0、2、4、6、8……∞
& Y$ n; c0 r9 p6 Y+ p) R根据奇质数的表示式Pn=2n+2N-1……(2) Pn'=4n+2N-1……(3)' ? c! i- ~+ u
用2n"、 4n"分别代替2n 、4n 3 x( v5 `' x- o
Pn'- Pn= 4n"+ 2N-1 -(2n"+2N-1 ) Pn'- Pn=2n"……(4)’
/ j9 ~, D# o# v( J% |4 y3 f; Q / s! L6 P! X5 D9 y+ z9 O- |2 o7 Q9 l4 g
其结果(4)’式与(4)式相悖,证明(4)式是错误的。" E: b+ ?) z+ a
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。
: z' Y8 o; m/ ^4 E, Z5 {即Pn'- Pn=2n…(4)’'式中n=0、1、2、3、……∞
n9 _ g3 z# D4 J, l# j5 \! v7 e, b例如:2n"=6,2n"+1=7,4n"+1=2×6+1=13,13-7=6
) k3 n1 y- Q5 Q( S2n"=40,2n"+3=43,4n"+3=2×40+3=83,83-43=40
& N1 E6 Y+ I* `5 v2 E) G/ N4 ^1 _. `2n"=80,2n"+3=83,4n"+3=2×80+3=163,163-83=805 m, S: E) r e1 m( I
2n"=100,2n"+27=127,4n"+27=2×100+27=227,227-127=100
( ?% N6 Y B0 F* X- O7 u i3、奇质数表示式Pn=2n+2N-1的证明
0 E$ U" D: J) C& s* P+ \直接证明不行,亦可用两个奇质数之和的联合式来证明2 o$ P5 X- n; ], 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。 M' f. o' ?2 C
在(1)式中设N=2,2n’+2n”=2n,即2n’,2n”为2n的偶数公由数(注1)' X% _7 \$ D3 J
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n……(2)% N& `" U t C; r: G5 ^% ] l
在(2)式中设Pn=3代入(2)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n……(3)5 ^, I% h+ j9 v9 j& F' E+ p
又因两个奇质数之差为偶数,用2n表示,即Pn’=Pn+2n
) X/ V6 x, H) s% i0 S; X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,
0 Y" n& { p$ H2 f即证明(1)式在N=2,2n=2n’+2n”的条件下从理论上成立+ d% @6 t# O! D3 F* I( i6 J. R
或Pn=2n’+2N-1和Pn’=2n”+2N-1在上述条件下也成立。
7 h/ {0 Q8 x- s* b9 b, e. i从而证明了奇质数表示式Pn=2n+2N-1从理论上成立。# x: J) r! J% |' H
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
0 Q' ?2 c" ?5 I. {& a6 @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……
- X" J% y$ Y5 b9 ~/ H6 J( ~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6 X' }+ X7 l" S2 ]5 s
(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)
+ |$ e' b0 d8 s) E% G+ f二、证明n为自然数集时(2)式Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n成立,: ~. A0 O- `* E2 m* N9 K7 a0 F
1、在(2)式中设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数: {5 G4 Q7 f# b& z4 {( R/ L& S, z; r
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,代入(2)式,
- P& K& s, u! @- {; W6 I- c
$ a) ?0 K; W3 c得(Pn+Pn’)/2=2n’+3=2n”+3=3+n……(4)3 K! a* }$ u% u7 Y
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
% ~. l2 ~; P( X; z同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+3=2n”-1+3=3+n……(4)’
+ Q0 J, O5 N, R- N- C1 N2 w. a在(4)、(4)’式中设Pn=3得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn=Pn+n……(5)& g" t9 J0 b' T i2 u) l' Y6 @4 P
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn=Pn+n……(5)’
: q$ g% f8 n9 Q; N, P* v. ~0 c2,由奇质数定理一、二(注2)得知(Pn+Pn’)/2=M M= Pn+n0 s; X7 y5 _! l" R
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6 Q% q' X7 Y7 U8 e) _% _" i- ]
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)
( W4 U- {4 \$ a8 q: F设pn=3代入得M=3+n=3+0,1,2,3,4,5 ]' ?! k. b. w) [* |+ S4 Q
5,6,7……=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.
4 k8 c# I! J7 [$ a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。
8 y0 e) z3 ]* @# e. H例
1 z9 _$ x; P% a; {, b; g$ Nn 0 1 2 3 4 5 6 60 61
% Y0 x0 E9 I: M! q% Q2n 0 2 4 6 8 10 12 120 122
6 q- q5 l" i: ~) \+ m, p, H2n’ 0 0 2 2 4 4 6 60 60
: c3 t8 C( C& X/ ]7 f2n’’ 0 2 2 4 4 6 6 60 62! M Z w" C2 B4 J. ~) h! L) _
M(2n’+3或n’+1+3) 3 4 5 6 7 8 9 63 64; i- b" o& _) H3 P3 W
Pn 3 3 5 5 7 5 7 59 61
7 c' p, C$ Y Y/ @( ~Pn’ 3 5 5 7 7 11 11 67 674 ?/ F) _. H. X: T- B
Pn+pn’(2M) 6 8 10 12 14 16 18 126 128! P6 \- v' I6 M1 [
: E+ ~1 b# ~' n/ a4 I" z) ]% n4 W
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。
* ]7 ~6 @4 w- {6 O! O又例如,2n=22222222222222222 n=11111111111111111
: H. J$ R' v9 \1 B6 k9 l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
6 a6 n6 K; k/ f* l则 Pn+Pn’=2n’+1+Pn+2n’’-1+Pn=1111111111111110+1+3+11111111111111112-1+3=222222222222222289 i: i) o/ ]8 l3 w: M0 |# f1 A* `- z% S
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n’’-1+Pn=Pn+n=3+n=M
. v4 v8 ^: @: ~M=11111111111111111+3=11111111111111114
5 O5 k& Z8 P' g9 V: y: `4 X根据定理三,因M的左边相邻处找到Pn
& w P T) E2 B( ~6 a然后通过n=M-Pn 求得 n由 Pn’=M+n 求得 Pn’* t; |& D" m3 z% C4 @% T: l' A
已知 M的左边相邻处找到Pn=111111111111111111 n=M-Pn=11111111111111114-11111111111111111=3
) ?4 _1 B+ S& D8 EPn’=11111111111111114+3=11111111111111117
2 S3 `: y. D7 ^& ~" wPn’+Pn=111111111111111111+11111111111111117=22222222222222228
9 N( L' L) u/ r3 Y7 ^! S7 e6 f3 u. S! f ], P7 [' e! g
=2M=11111111111111114X2=22222222222222228* i3 {( P) L9 T4 y
三,也可以这样证明 b& _9 s% v& w5 e% Z
1, 在Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1)式中 8 x& A7 M; G r. _" L I
设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数
: Q2 V' |8 ]+ {若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,1 v$ g+ H* ]0 l6 Z, Z
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n ' W2 C+ c9 n$ t: S6 v/ h
代入(1)式 得(Pn+Pn’)/2=2n’+2N-1=2n”+2N-10 h/ ^# R# ?8 U# e+ c
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+2N-1=2n”-1+2N-1
, B. g) k$ J8 t! j2 c/ j4 X* o或(Pn+Pn+2n)/2=n+2N-1=n+2N-1 ! q7 U4 Y3 k4 [( r; V, v
Pn+n=n+2N-1=n+2N-1 得Pn=2N-1. P% i2 T( P3 c
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn
, a9 S' ~9 |9 i: z) ~% V或Pn+Pn+2n=2n’+Pn+2n”+Pn(恒等式)
0 J6 M9 w9 y5 R' r由上证得 Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1) 在理论上成立/ t/ j- F2 O! y' q3 b- e7 f% i
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
0 ?- X5 \- T& e% }- D设pn=3代入得3+n=3+0,1,2,3,4,: d6 C( z; l2 p
5,6,7……=3,4,5,6,7,8,9,10……63,64……3+(∞-a)/2,4+(∞-a)/2)[a>2(Pn+1)]6 }- |' Z- D8 |# R/ Y, @3 ^
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
6 w) t) Q# c8 m2 |* s或Pn*+Pn*+1=6+2n6 p0 c3 n# p/ A" A, V. y2 `3 b1 D
2, 因两个奇质数之间的距离为偶数 用2n表示
1 D9 ]( Y, B* d即 Pn’=Pn+2n 得Pn’+Pn=Pn+Pn+2n……(1) " `8 G. W* t, u
在(1)式中 设 2n’+2n’’=2n 即 2n’ 2n’’为2n的偶数公由数
# p p$ V S0 M# ]$ i代入(1)式得 Pn’+Pn=Pn+2n’+Pn+2n’’……(2)
1 R% m8 O3 b0 V3 _# q" Y设2n’ 2n’’为2n的最后一对偶数公由数
3 ]+ G7 N7 j B3 p% \若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n' b, j b/ K) ~0 e3 N4 w
得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn
; ^" D0 @' D, G5 i9 ^若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
7 O* C: H7 U8 a! F% a) H) |同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn
* J, S" Q% P' }4 d即 (Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+1+Pn……(3)
4 ~6 [) d2 w) `7 U m5 bn为偶数2n=0,4,8,12……
" u* X& \# _/ \# A2n的最后一对偶数公由数为0、0,2、2,4、4,6、6……
# ?: ]( X, O. O e$ ?3 Y2n’=0,2,4,6……偶数集) y6 U( z5 G& w7 q6 G7 b0 [- ^
n为奇数 2n=2,6,10,14……, h) X2 T3 e& ?2 `5 t/ ?
2n的最后一对偶数公由数为 0、2,2、4,4、6,6、8……
0 T- {' [) d/ J% y9 a! w2n’+1=1,3,5,7……奇数集 6 z- o8 C1 x* c4 {" P
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
# E& z- P) g+ a3 e% pPn’+Pn=2Pn+0,2,4,6,8……偶数集 % }8 o2 k1 F6 [* o
设 Pn=2 或 Pn=30 ]6 p- x3 `8 V: A) \* Q" K
代入上式得 Pn’+Pn=4+2n或Pn’+Pn=6+2n
. j9 t( g$ B) _2 m! y! {四,奇质数定理三的证明& K" ]5 d3 p& Z7 M1 ?0 s3 R
(1) 已知M=3,4,5……大于2的自然数集n’=0,1,2,3……自然数集
; `; P2 _ q2 M5 k0 r' V1 E; \又已知Pn’-2n=Pn Pn’-0,2,4,6……=Pn
; D+ }3 M2 c7 h% tPn’-0,1,2,3……=Pn+0,1,2,3……=M) t @0 t. B. r: k- ^3 g0 H8 B
Pn=M-0,1,2,3…… Pn’=M+0,1,2,3……
' ^6 |4 Q0 _! Q p. i或 Pn=M-n’ Pn’=M+n’
+ G( k2 _' M% G8 R) V, G由此证明了 Pn=M-n’ Pn’=M+n’或Pn+Pn’=2M 成立
6 L( }/ O, w: S(2) 实例说明 Pn=M-n’ 即Pn=3,4,5,6,7,8,9,10……-0,1,2,3,4,5……# O( F2 a! o! @9 s4 N% W
Pn’=M+n’ Pn’=3,4,5,6,7,8,9,10……+0,1,2,3,4,5……6 v ] N' [; @) l
得 Pn=3-0=3 Pn’=3+0=3 M=3 2M(Pn+Pn’)=6& Y1 j+ _% j N8 G# l& t
=4-1=3 =4+1=5 =4 =8
3 v' F8 X# r$ d( Z# S =5-2=3 =5+2=7 =5 =10/ Z- q7 X+ y' C( D
=6-1=5 =6+1=7 =6 =12
! m6 r: T( q# E) o9 A! p. M; p =7-0=7 =7+0=7 =7 =14
$ ^0 F0 g1 U3 h' M" Y6 y) `. T6 s: @- v =8-3=5 =8+3=11 =8 =16! F8 U6 Z' f, j- l
=9-4=5 =9+4=12 =9 =18
- F3 G! H: {: G- G =10-3=7 =10+3=13 =10 =20 q C% X) _/ S( g
=11-6=5 =11+6=17 =11 =22* n1 q+ Z( c7 s7 ^5 h; \7 W
=12-5=7 =12+5=17 =12 =24
6 h! b6 g8 ^3 L0 ~0 }% a& nPn+Pn’ =3,4,5……-0,1,2,3……+3,4,5……+0,1,2,3……. L/ D2 m0 A7 x8 C9 r- `
=3,4,5……+3,4,5……=2x3,4,5……=2M=6,8,12……=6+2n
* \5 N0 b. C/ P+ C) t6 k(3)已知M-n’=Pn M+n’=Pn’ 6 y1 T0 Y2 A: q+ T( f9 X
或 M-0,1,2,3……=Pn M+0,1,2,3……=Pn’ , m; m% O% c. ^9 O
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! W$ U& Y/ P# E4 p6 ^
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)
' A- H: }: K, R& J由此 从从实例上、理论上证明了奇质数定理三的成立。
/ [/ u9 q3 q1 K1 _五、质数表示式的证明
' | T) E7 @4 t+ C( b2 g4 W7 ?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
& x; M g8 T0 N: ?8 B在(2)式中2n’+3 2n”+3必须为奇质数,即Pn=2n’+3 Pn’=2n’’+38 K3 | i9 I9 }9 s& s9 Q/ V+ W; w
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: D" V9 J1 ^+ j i/ r2 c
=0+3+2+3=3+5
0 {# q9 D' G2 j# T& [7 W7 \ =0+3+4+3=3+7
, M3 K5 u& s+ w8 C2 L L4 y8 n0 X( I =0+3+8+3=3+11% m( z1 N0 ^" c/ A
=0+3+10+3=3+13
/ E1 [6 s7 W* g- T3 F* u* X7 R- u =0+3+14+3=3+172 I2 y d9 Z( s/ I5 t* d5 l
=0+3+16+3=3+198 t$ r# a2 M( o5 {) w+ k& q
=0+3+20+3=3+23
* X8 R6 t3 P c1 c2 s" t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 & j) Q9 Y J$ y* L; F! e& R9 w
即6+3=9 12+3=15 18+3=21 22+3=25
; W/ A5 ~" V* x- u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
: Y' M" ?# l( N0 j% }0 J5 d3 LPn +Pn’=2+3+4+3=5+7
* _4 z$ ~/ O, \! G1 Z =2+3+10+3=5+13/ W6 Y7 M' x; ^
=2+3+16+3=5+19
' t! |6 Z7 s# e6 G =2+3+20+3=5+232 a" W. \: V/ E5 k0 \
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
/ A/ g9 C2 s" e9 H =4+3+28+3=7+31
* Y- ?: y1 _$ |8 O/ Y/ d# }3 S =4+3+44+3=7+47
9 i1 j/ l4 s' ]7 R; n =4+3+50+3=7+53
* L5 Q3 \9 h% O8 P+ e又如n=46,61,2n=92,122它们的偶数公由数如下9 ]* p! M6 U# i$ n( h) s
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)- [6 D/ J7 ?1 N" {& \' s4 D9 O
0,122.2,120. 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)% d- }1 N/ H+ j& N6 v3 J9 X
它们的偶数公由数分别为24,31对。+ L& Z( z6 `1 ]6 B( {9 _
2n=92的有第 9,15,18对能用 即 Pn+Pm’=16+3+76+3=19+79 ; _1 t- V1 k" C r \. A+ Z
=28+3+64+3=31+67
4 F! b7 o" x7 c9 A3 ` = 34+3+58+3=37+61
% \6 h$ T8 A) @0 v: Z$ t/ O2n=122由第9,15,30对能用即Pn+Pn’=16+3+106+3=19+109
. e ]$ T$ M- y& J# P =28+3+94+3=31+97. q0 e* L# P N3 M
=58+3+64+3=61+675 h1 v4 x& j; ~6 v+ g7 w
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
, V7 Y# r! y. z, H5 q* X2n的最后一对偶数公由数 使(2)式变为(Pn+Pn’)/2=M=2n’+3=2n’’+3……(4)
+ W' a% o3 y% K) V =2n’+1+3=2n’’-1+3# o) u# c, i5 R/ G- \
=n+3
" }1 @2 P$ S }0 y8 J =3,4,5……
8 c" m2 k& a% V4 D, h2 @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% P: D' Y( ^/ U
2,质数表示式的证明! C: a8 ^( q3 u: [( `3 e. L
(1)已知Pn=2n’+3
; D7 y: l3 I% ^; m) F2 U Pn’=2n+6-(2n’+3)
( |0 E! O* V' _# C9 k Pn’=2n-2n’+3
) C9 y. E+ H2 i) @/ D又已知 Pn’=2n’+3+2n’’’
! W' x7 \. _: Q2n-2n’+3=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’# y% r0 n+ h3 ]; `3 E G2 m
Pn=2n’+3 ……(1)& ?( S' h% |0 C6 s# M3 a
Pn’=2n-2n’+3……(2)
- \+ j7 A2 `( B" r0 g2n=4n’+2n’’’ ……(3)5 g B H1 [$ t- a7 S6 R
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+2n
" g4 F ]# P& H( z2 Y2n=0 2n’=0 Pn=0+3=3 Pn’=0-0+3=3 2n=0+0=0 2n’’’=0
/ R) O8 w$ R! K& j( F =2 =0 =0+3=3 =2-0+3=5 =0+2=2 =1
, k0 |. H3 Z& } =4 =0 =0+3=3 =4-0+3=7 =0+4=4 =2
L! ^6 i) Y- o% m% x5 R' S/ f5 P =6 =2 =2+3=5 =6-2+3=7 =4+2=6 =1# L" q! p3 t c% F+ S# [4 D
=8 =0 = 0+3=3 =8-0+3-11 =0+8=8 =4' ^7 Y9 H0 ?7 q) Z
=10 =0 =0+3=3 =10-0+3=13 =0+10=10 =5
$ Z i* k0 X: }" F$ k9 ~6 _ =112 =16 =16+3=19 =112-16+3=109 =32+90=112 =45: {4 L g7 a; k& {1 s( T3 \6 @; L
(2)方程组) I5 y# \/ F8 U( g4 o' B6 M/ A
Pn=2n’+3 ……(1)
+ h0 _# c1 X$ o0 R( xPn’=2n-2n’+3……(2)8 Y7 U7 h; d# J6 I$ {) u4 e
2n=4n’+2n’’’ ……(3) r7 j/ i7 z3 G; a
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! i z4 y& I9 I0 l& Q* i
2n’+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" W Y2 w( l3 r" U, w
②解方程的步骤
+ m1 t3 r+ [- G! [9 v设2n=0,2,4,6……偶数集 根据2n的偶数公由数2n’ 2n’’ (2n=2n’+2n’’)
. |0 ^7 }+ S3 g) \8 |. ]确定2n’ 求Pn=2n’+3 Pn’=2n-2n’+3 根据2n=4n’+2n’’’求2n’’’=2n-4n’: c; c+ U. E' n5 Z
③证明方程组成立
5 H3 h6 k% L( n即证明Pn=2n’+3 Pn'=2n’'+3
9 k g0 Y$ R4 C6 r+ L Z, X已知 Pn+Pn’=2n’+3+2n’’+3=6+2n( Z1 ]0 M. ~6 l! ?
又已知Pn’=2n-2n’+3 2n=2n’+2n’’ 2n''=2n-2n',得2n-2n’+3=2n’'+3 7 E7 p9 P/ I. \9 E5 a, u/ h3 Q
) g2 s: i H7 P9 ?$ }
2n=4n’+2n’’’=2n’+2n’+2n’’’ 2n=2n’+2n’+2n’’’8 Z* W; g9 {# m
得 2n’’=2n’+2n’’’ Pn’=2n’’+3=2n’+2n’’’+3=2n’+3+2n’’’=Pn+2n’’’=Pn+0,2,4,6……
' y7 X, w" K$ l; S& s0 K7 g; _Pn=2n’+3
) c" e/ @) \7 j: H4 I! rPn’=2n’+3+2n’’’
! h# A( }% s; I4 Y6 ^ 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……
, c2 O* `, u1 m即Pn=2n’+3成立5 F. W" _6 T% m
Pn’=2n’+3+2n’’’% }; [6 |5 `4 p# r7 H' U# O2 d
=Pn+2n’’’
1 F0 |' S0 F% ?: d D# ]* z: i: i( y =Pn+0,2,4,6……& J4 D6 f/ v+ K2 O2 P- L, A
已知Pn到Pn’的距离为0,2,4,6……
, L9 w7 r+ X7 @* E, v& F: U* ^4 k则Pn’=2n’+3+2n’’’也成立
( f0 x4 `: h) `+ h: [即Pn’=2n’’+3 也成立 W4 E0 U) B4 X P( `
六,奇质数定理和公由数理论是证明猜想唯一的新方法, R1 p$ 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
) B! `6 W/ x: b, p) F(2),由于是奇数,它们之间的差为偶数 即Pn’-Pn=2n! U+ |3 H- O4 q" j6 \6 _
(3),它们的分布是不规则的
% Y. l3 Q, q1 W& _5 F由上述三个特征得到三个定理(见注2)
9 N* `1 w; W$ b& ^$ b) S即奇质数之间的共同规律# e) ?6 y: B/ d
2,以上证明涉及到五个问题* M; | A6 c$ N7 ^( i
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( b# d8 r0 X; N( z9 X) 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+ b2 E7 c% y& f/ P' {2 W! J' u
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
" Q+ @- a5 o7 ^" } 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0 h4 Z* n2 h1 e; @; s4 D
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。, }3 S9 U. r3 w& z/ \
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。1 h; s: q1 E0 f5 U( ^3 x- C7 M! M
鄙人城请数学界能把公由数新理论写进教材。* e. s. M3 L+ j2 L- E8 k' J3 ^
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
$ C' t5 d6 R$ J( z0 `因为因素与理由意思相近或相似
8 A+ D' p& J w7 `& Z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。4 N' s; }) A! e" Y! V2 v
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
, x+ l# X; w& u+ h$ w0 O6 g. U' Z8 k! j7 o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0 o! i o7 `4 x. v! {6 l3 ~
这里讨论的公和数和公由数是指偶数集(包括0)
: I1 Q. u4 U* W1 {# R$ b又如,6的公由数为0,6 1,5 2,4 3,3
# @5 v" y& u- m* p3 ~: m0和6,1和5,2和4,3和3的公和数为6" b( V! w1 j7 ]/ S
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* R5 U) L) N# K( G
任何偶数(包括0)都有一对以上的偶数公由数! l) L# S' H G4 M" H
设2n’ 2n’’ 为2n的偶数公由数 则 2n=2n’+2n’’ 或 2n’=2n-2n’’ 2n’’=2n-2n’% L( f& w0 H% q# ^/ F1 s9 F5 U9 C
2n的偶数公由数可用 2n’=0+2n’ 2n’’=2n-2n’ 来表示
: y; R$ f, u& w/ Q+ l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)。
0 E/ k& G0 z& I下面来证明定理一:
5 [- ~( W, p L/ K3 U$ {+ q8 R: A+ c已知:Pn’-Pn=2n’ 因两个奇质数之间的距离为偶数,可用2n’表示。4 j& w8 L3 s. _, G) j6 C9 t Y
则Pn’=Pn+2n’ 将Pn+2n’=Pn’代入上式得(Pn+Pn+2n’)/2-Pn=Pn+2n’-(Pn+Pn+2n’)/2! h/ U [/ W, _: W u8 X8 _
Pn+n’-Pn=Pn+2n’-Pn-n’ n’=n’ 定理一成立1 }+ p, ?" N9 \6 C" H0 M* F" r* `, u% R6 Q3 q
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)
6 ^' m6 v% r0 s. h由上得:Pn+n’=Pn’-n’=M 即M=Pn+n’ 2M=Pn+n’+Pn’-n’=Pn+Pn’
5 n8 @- |0 `' l& w1 Z% @6 L1 XM=(Pn+Pn’)/2 即M为Pn.Pn’之间的正中间数。
8 |% @3 A" H1 |; b3 r% H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 Z& _ C1 O
则Pn’.Pn之间一定存在一个正中间数M。则M-Pn=Pn’-M=n’.
3 c9 G6 w+ I1 S. u* h' v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)
/ c( R8 Y: E6 @+ [0 v9 \得Pn’+Pn=2M. M=Pn+n’
( p$ Q; q# x8 Y8 ?' f, W% b例
* l& H( L. z7 n% F4 D% Ppn 3 3 5 5 59 61$ Y$ C6 R- D( y! y5 T3 F
$ g* \8 n& Q4 NPn’ 3 5 5 7 67 67- N! @ u7 f0 _3 F ?
2n’ 0 2 0 2 8 6
$ S T+ V; b" sn’ 0 1 0 1 4 3
, a6 o* z# [" {4 f! P5 {M(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64
9 n/ L9 M* P3 {2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128* {) p# `1 Z/ i# o6 J$ F
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)
; h4 x% A% {& Y6 J" a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’
6 G- |% M- {% dPn’=M+n’ 得 pn+pn’=2M
" r. Y6 t2 _3 j, }M(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64
3 j0 E1 d6 W* P: p2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128
8 [5 q. H* i# Z F7 b4 D2n’ 0 2 0 2 8 6
+ F9 z) ~" S. [n’ 0 1 0 1 4 3
# w u, n$ U3 ePn 3 3 5 5 59 616 y2 D3 l. f9 I' ~1 } o$ O
Pn’ 3 5 5 7 67 67
, D7 O/ t/ A# w6 U4 e. k" |8 W
* S9 N2 @1 |9 \7 [2 Y注3:在(3)*式 Pn*+Pn*+1=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n式中 , H0 x' c3 Q: J7 B& m4 f/ C
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)’7 X6 e6 R3 }: x! T# I) @9 x% k4 q
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)- {4 o+ G9 J( V' O! R1 f: J
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
, c0 R3 g7 s4 W+ N9 J5 H 3+3=1+2+1+2=4+24 `/ |* X$ U. s9 x0 |/ [+ m/ P6 b
3+5=1+2+3+2=4+4" R: m9 H0 w6 J& V: j( K' `
5+5=3+2+3+2=4+6
+ K7 F1 H- m+ z) j* y5+7=3+2+5+2=4+8: |$ _8 [6 h `; X" V0 Z
7+7=5+2+5+2=4+10
# x& x# U, T/ j. I0 R59+67=57+2+65+2=4+122
1 ~2 ?1 H2 B& r( c7 [6 L' D61+67=59+2+65+2=4+1241 O+ M$ ?- q3 o7 M/ E
…………………………
9 g5 X7 o. G5 N0 k7 O, a# r1 d在(2)’式中,设 2n’ 2n’’为2n的最后一对奇数公由数
6 q+ t8 p8 C# [, o: W& Q4 k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。4 f# z1 q# f0 N3 Z# ~" w9 U" V' _
1、1,1、3,3、3,3、5,5、5……61、61,61、63,……∞/2、∞/2。4 U+ f; e6 P3 n; `, p! s
若n为奇数时 2n’=2n’’=n
6 Y& V% G9 ?& U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=M8 e R/ z1 W1 P8 B F" J# n+ W
M=2+(0,1,1+1,3,3+1,5,5+1……61,61+1……∞/2) Z; K( J9 e% i
=2+(0,1,2,3,4,5,6……61,62……∞/2)
/ {$ O) q: F9 l; n =2+n=2,3,4,5,6,7,8……63,64……∞/2
- ]6 q; \: U. k5 p% D8 D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) I1 H5 ~1 n* E4 W9 q( ?
即大于2的偶数都可以表示成两个奇质数之和。
5 m% O8 W7 m7 _4 X7 h笔者 蔡正祥5 g4 V0 K) h* S/ J6 c+ f$ r9 v: |( S
2011-8-6
6 V+ u' S ^% M( G! x& I/ B通地址:江苏省宜兴市宜城镇环科园丝绸花园51幢306室
1 F4 R2 r* q4 E4 b- [邮政编码:214206 电话:0510-87062749 18921346656 153702768566 B& f' q( U! j i9 R! m
籍贯:江苏 宜兴 工作单位:宜兴市张渚镇政府. K' M; c7 C/ m6 J4 M6 d( n. ?; l
/ ~7 k. Y" U3 n) D9 b# X
" q/ f) m" s. o0 e, v
/ `' v# D3 R, D, s$ e1 K9 W' D |
zan
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