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哥德**猜想的证明9 i) }0 |) }! s, `- a9 F4 |) P; Q( @
一、质数表示式% F, o2 a2 A8 c* C
1、质数表示式的由来
/ I' S, P! O/ G( ^8 r! n. {, g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.......) w8 P8 F; G7 m7 u. { V
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。2 E* S. [7 A: s) C I; d' ^
将p=2n+1改为pn=2n+1+2n".......(1)
, i& U0 _0 l/ Y! 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+17 L n( L! x1 B) Q! z7 w
以上说明,若两个奇质数(Pn’、Pn)之间的距离为2,即N=1,n"=0
. f, y% C3 t# z8 t0 e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。4 N; X! |- B3 l% x" s2 u
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
* J* x0 K- b8 E/ V即N=2,n"=1将n=4.7.10代入Pn=2n+3得11.17.23, ?- C- Y2 W+ T7 N: ^/ e4 l& Q8 x
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 ?6 \" G! w; q
由上可以得出,n"与 N的关系,n"=N-1。4 b) t) p: \# ]$ |6 B
即(1)式可以改为pn=2n+1+2(N-1)或pn=2n+2N-1......(2)
5 s/ P, a; m/ D0 i(2)式为奇质数表示式
% ~2 w) @7 l; q2 E( `5 e; U. C由奇质数定理1(注2)得M=Pn+n’
' U$ s" e3 r/ v" [ 将(2)式代入上式得M=2n+2N-1+n’ Pn+Pn’=2M=4n+2N-1+2n’+2N-10 `9 P! N2 Z7 p
因pn=2n’+2N-1 则Pn’=4n+2N-1……(3)
9 T! }9 S* A% C' s& V. b由上得Pn=2n+2N-1......(2) Pn’=4n+2N-1……(3)! G" n0 S, r( S& 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! _6 @, a( N+ B" {$ v1 T
2.证明两个质数之间的距离为0、2、4、6、8…∞即整个偶数集。 7 @# L6 k9 P$ L8 _
假设:两个质数之间距离不包含整个偶数集,如不包含2n"。
- Y3 o4 x) H, f, k% h. k设2n"=0、2、4、6、8……∞。
, B; `. T: s) J: y即Pn'-Pn≠2n"……(4)式中2n"=0、2、4、6、8……∞" v6 V, n6 ]4 t0 I, \
根据奇质数的表示式Pn=2n+2N-1……(2) Pn'=4n+2N-1……(3)) J. R" z' l9 y( [' r" \' A
用2n"、 4n"分别代替2n 、4n " K$ G2 K- m5 e# I9 v
Pn'- Pn= 4n"+ 2N-1 -(2n"+2N-1 ) Pn'- Pn=2n"……(4)’- w7 h4 F7 w% K
r1 W, W" B/ ~3 U2 h/ @. u4 C其结果(4)’式与(4)式相悖,证明(4)式是错误的。& ?) J6 T' T% u1 X' u7 }$ b$ y/ t2 \
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。* V" y, r3 P; b8 X# N# i
即Pn'- Pn=2n…(4)’'式中n=0、1、2、3、……∞% [* G9 b3 L/ V" [5 K6 P" y
例如:2n"=6,2n"+1=7,4n"+1=2×6+1=13,13-7=6
& ]# I2 A/ S: |2 L j2n"=40,2n"+3=43,4n"+3=2×40+3=83,83-43=40
5 h- ~/ E5 n8 X% j7 J. f, T2n"=80,2n"+3=83,4n"+3=2×80+3=163,163-83=80
; C( I7 R! ^8 X$ ^- O+ i2n"=100,2n"+27=127,4n"+27=2×100+27=227,227-127=100
. [6 w5 L' T+ p9 |- [4 K# ^3、奇质数表示式Pn=2n+2N-1的证明
. u# z2 @1 v" I9 _直接证明不行,亦可用两个奇质数之和的联合式来证明
3 @1 q* k. X0 X4 x' @& u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。' a8 e7 f5 n) G
在(1)式中设N=2,2n’+2n”=2n,即2n’,2n”为2n的偶数公由数(注1)
1 _1 c# `$ `+ j: ?- I代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n……(2)7 q* D" D5 z. V( B2 k: W7 b( G
在(2)式中设Pn=3代入(2)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n……(3)
. X I3 @1 y2 K又因两个奇质数之差为偶数,用2n表示,即Pn’=Pn+2n5 e% v# z' c& Y. L3 r. F
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,
: n5 L& c' g6 b即证明(1)式在N=2,2n=2n’+2n”的条件下从理论上成立) F- d: s* J% u( d- `: h8 j
或Pn=2n’+2N-1和Pn’=2n”+2N-1在上述条件下也成立。
/ {( Y; v0 K! w4 k从而证明了奇质数表示式Pn=2n+2N-1从理论上成立。
# S- U* s& ~ e2 @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 ( _ Z" V1 m7 d0 F- B
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) i: N5 P1 A7 f0 Y( G' 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! b* c" R. y* |0 q0 s# h/ |2 B
(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)
9 l9 m( ~+ u! G" N二、证明n为自然数集时(2)式Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n成立,. c: L; C, A5 \
1、在(2)式中设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数/ J- k% M0 l- q9 N
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,代入(2)式,: O9 w4 N# N" r- Y& _6 b4 `! d
A+ o' N* }4 K/ V! i: {$ @$ q得(Pn+Pn’)/2=2n’+3=2n”+3=3+n……(4)
$ G- m2 @6 y$ Y/ J; @) ?" y若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
2 X) p8 M7 X/ Z, y9 Z2 d7 ]同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+3=2n”-1+3=3+n……(4)’
4 r5 C5 D) V( k+ A在(4)、(4)’式中设Pn=3得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn=Pn+n……(5)
; m3 e/ P6 D6 v- O$ }( Q, v y0 N4 E(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn=Pn+n……(5)’$ X- H" L+ W- J- ?9 |* E" X* i0 K
2,由奇质数定理一、二(注2)得知(Pn+Pn’)/2=M M= Pn+n
2 Y2 u$ H: _$ u% _+ g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 l K; [; M* g. ~4 J
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)
( V0 C8 b! i: V8 v2 x0 Q设pn=3代入得M=3+n=3+0,1,2,3,4,/ p l H: d6 q# c8 F% @6 u4 a1 l
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.
: i: l% e. B4 o% P1 \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。
* c" A5 J2 n; U5 H1 ?例
# U4 l% C) Y. e! wn 0 1 2 3 4 5 6 60 61
( N; P5 T+ m; ~9 h; ?2n 0 2 4 6 8 10 12 120 122- k. |4 ]; C" @0 o0 |/ C
2n’ 0 0 2 2 4 4 6 60 60& F) A* t8 |# P) G- z6 A
2n’’ 0 2 2 4 4 6 6 60 629 B' o0 z: r9 K' t: Z, I5 }6 m
M(2n’+3或n’+1+3) 3 4 5 6 7 8 9 63 642 ~0 t) A( B! }- b, G# S
Pn 3 3 5 5 7 5 7 59 617 m2 K9 l: E' I( v& x# k+ Y z
Pn’ 3 5 5 7 7 11 11 67 67+ ]' E4 _0 g' {1 N+ S; {
Pn+pn’(2M) 6 8 10 12 14 16 18 126 128
; Y) N1 D. \8 Z) Y+ n- |. ~4 Z6 {& r3 [/ M
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。' M1 ~; p' v# k1 c
又例如,2n=22222222222222222 n=11111111111111111
9 R1 L' g" } N% K. h4 A7 A2 z. i4 i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 ! G) m% f$ I6 e2 ]0 {
则 Pn+Pn’=2n’+1+Pn+2n’’-1+Pn=1111111111111110+1+3+11111111111111112-1+3=22222222222222228
0 `3 I, Q- I* N) P/ K1 K(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n’’-1+Pn=Pn+n=3+n=M
, M: @2 R# }# A1 _% U! x* W, x5 |M=11111111111111111+3=11111111111111114: Q# `: j3 I/ `
根据定理三,因M的左边相邻处找到Pn
& ^$ n7 u5 G: A) J然后通过n=M-Pn 求得 n由 Pn’=M+n 求得 Pn’8 r8 O6 ^( a* f5 C
已知 M的左边相邻处找到Pn=111111111111111111 n=M-Pn=11111111111111114-11111111111111111=3
) W7 j0 J* C+ y0 B* N3 M; N+ }Pn’=11111111111111114+3=11111111111111117: ]+ V U7 z' l) Q8 ^ B7 O9 P
Pn’+Pn=111111111111111111+11111111111111117=22222222222222228( p5 _2 i' u9 |+ V9 x* j
: n% C9 o+ B1 K' p; s =2M=11111111111111114X2=22222222222222228
; a @- L& I/ P. ]+ E5 [三,也可以这样证明) z- t. [4 Q: j" \5 I6 E k
1, 在Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1)式中
7 a/ p( X2 D/ J( l+ ]. V设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数
) x, s' F, Z. T' ~ M# v" X+ _若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,
+ e/ d1 W1 D5 F) i% s3 J' I2 L若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n ( V$ w/ \# x. w* m0 j& P) Z7 a: j
代入(1)式 得(Pn+Pn’)/2=2n’+2N-1=2n”+2N-14 a( ?; ~% F; T) ?9 l$ W
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+2N-1=2n”-1+2N-1 F8 u* m4 x; Y6 E) ~9 I1 p
或(Pn+Pn+2n)/2=n+2N-1=n+2N-1
h+ Y9 j8 w: k3 t. CPn+n=n+2N-1=n+2N-1 得Pn=2N-1
C( ]9 E6 B; W. m; f5 d代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn
$ t/ V! p$ } x或Pn+Pn+2n=2n’+Pn+2n”+Pn(恒等式)
% X2 N" B' h/ ~% f: Z. v由上证得 Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1) 在理论上成立
0 z2 A8 K) M( x: b# p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
! a+ _ g2 f# R0 R3 U/ u# L6 S设pn=3代入得3+n=3+0,1,2,3,4,4 P) |7 A; t* Q s, {
5,6,7……=3,4,5,6,7,8,9,10……63,64……3+(∞-a)/2,4+(∞-a)/2)[a>2(Pn+1)]3 b5 B; \( z( [
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" O! ^, ?2 P+ }. x$ r
或Pn*+Pn*+1=6+2n
3 ~) D7 Z- K+ @# c8 h' {# ?2, 因两个奇质数之间的距离为偶数 用2n表示+ ^( z2 b) b3 [* K( N2 }
即 Pn’=Pn+2n 得Pn’+Pn=Pn+Pn+2n……(1) & {& S( ^. Z. K( D8 I7 R6 L
在(1)式中 设 2n’+2n’’=2n 即 2n’ 2n’’为2n的偶数公由数 ( \( b6 T6 q' ?* a5 l# F& G; Y' a. u* G
代入(1)式得 Pn’+Pn=Pn+2n’+Pn+2n’’……(2)/ M A( v# e, K* u- N1 Q& R6 ]: B
设2n’ 2n’’为2n的最后一对偶数公由数
4 w1 X f4 g5 I' @) O3 v若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n% x. x. N# y8 k* v
得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn
* I, f2 m8 _: H. `5 s若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
- G3 } h, z5 s# W& ^: q同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn
" S2 c; A. C5 d. X( D即 (Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+1+Pn……(3)
, Q1 a: m; X/ Y3 F0 L2 ]n为偶数2n=0,4,8,12……
) [5 G8 L: @; n3 }2n的最后一对偶数公由数为0、0,2、2,4、4,6、6……
6 Q2 [1 z# C8 J2n’=0,2,4,6……偶数集) F; h5 x" N( z6 z; o) f: F
n为奇数 2n=2,6,10,14……4 m# u7 y4 ?+ w) b5 w2 e' {$ ?
2n的最后一对偶数公由数为 0、2,2、4,4、6,6、8……+ S' i+ j' V) s3 I* j
2n’+1=1,3,5,7……奇数集 + X/ e( \/ Y2 ?. ?
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
9 S) L5 g# D& P- KPn’+Pn=2Pn+0,2,4,6,8……偶数集
% L9 J" G7 P1 p" G设 Pn=2 或 Pn=3
$ a, ~2 j+ l6 _+ b9 c' S 代入上式得 Pn’+Pn=4+2n或Pn’+Pn=6+2n: u8 Z) K+ I/ M1 d: G" I
四,奇质数定理三的证明
. k4 A- G0 N" [- ]; Q. v6 y3 Q# X(1) 已知M=3,4,5……大于2的自然数集n’=0,1,2,3……自然数集% N8 m! H% I; b6 _. \
又已知Pn’-2n=Pn Pn’-0,2,4,6……=Pn
1 d& `' I: A! l2 M) i+ aPn’-0,1,2,3……=Pn+0,1,2,3……=M1 i5 [$ U7 f4 w- T. \
Pn=M-0,1,2,3…… Pn’=M+0,1,2,3……
7 n5 B- ?" {7 o. _$ o; S- ?或 Pn=M-n’ Pn’=M+n’
: N& g$ E$ H" y; }. N9 Z由此证明了 Pn=M-n’ Pn’=M+n’或Pn+Pn’=2M 成立
" m& R" N! o; `5 U/ i(2) 实例说明 Pn=M-n’ 即Pn=3,4,5,6,7,8,9,10……-0,1,2,3,4,5……6 q" {' `+ ~8 B1 F) E+ {& {
Pn’=M+n’ Pn’=3,4,5,6,7,8,9,10……+0,1,2,3,4,5……
+ _( ?) k7 x- p6 I/ N得 Pn=3-0=3 Pn’=3+0=3 M=3 2M(Pn+Pn’)=6) t" W5 \$ y* N8 `$ s6 _
=4-1=3 =4+1=5 =4 =81 ~# g" B/ ]; m: @
=5-2=3 =5+2=7 =5 =10
5 V, \6 y% Z- `5 P+ P1 m =6-1=5 =6+1=7 =6 =12& z' o' I/ [- f7 [- U$ W
=7-0=7 =7+0=7 =7 =14
( P, R# e- B( Q2 @ =8-3=5 =8+3=11 =8 =16$ |" u9 \% X. W1 q
=9-4=5 =9+4=12 =9 =18! P8 I0 R9 x, ^3 A0 D3 U
=10-3=7 =10+3=13 =10 =20$ t! z0 E1 r( g( [* c' t# D, {( C
=11-6=5 =11+6=17 =11 =22
) h; r% V) w; V8 y0 ~ z7 O$ \ =12-5=7 =12+5=17 =12 =24. h9 ]8 n. D$ l% U+ K
Pn+Pn’ =3,4,5……-0,1,2,3……+3,4,5……+0,1,2,3……5 R; \- f7 O" D: f+ J
=3,4,5……+3,4,5……=2x3,4,5……=2M=6,8,12……=6+2n
% D0 b7 z6 r3 ^) t) @0 | n(3)已知M-n’=Pn M+n’=Pn’
) E. e3 {5 A6 L. h4 W 或 M-0,1,2,3……=Pn M+0,1,2,3……=Pn’ ; R5 h A! \% _/ Z
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: U) Q9 v4 U6 R% ], l
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)
% }5 v6 e. s3 k; ]' P6 A由此 从从实例上、理论上证明了奇质数定理三的成立。
, g$ @) x$ u6 y2 f: ^+ L# ^; n五、质数表示式的证明
+ U% i# v% R* ^5 u( ^+ |+ K! Z" J1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
7 w1 y9 e* B6 o/ Y! M! p在(2)式中2n’+3 2n”+3必须为奇质数,即Pn=2n’+3 Pn’=2n’’+3, K$ C5 c8 M2 } Y7 [8 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: j* X; u" s# c2 z; ?; v* H; N- `
=0+3+2+3=3+5, ~ k* m+ H4 \
=0+3+4+3=3+7. \* N. O1 q1 G) Y! i' ~3 i
=0+3+8+3=3+11- I/ F# W% @$ |4 d4 w
=0+3+10+3=3+13. e5 Z9 o) F& ^+ Y
=0+3+14+3=3+17
' o- V# C# o0 A _ =0+3+16+3=3+19
/ ]$ v! _: O5 z, b! E. a =0+3+20+3=3+23
{8 m7 k: p3 O& H Z5 m! s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& R, J. R& g; @. ?8 k6 H
即6+3=9 12+3=15 18+3=21 22+3=25
+ E6 a5 z( Q7 w8 p( d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7 {5 `: i9 Q( R
Pn +Pn’=2+3+4+3=5+7
$ ~% m$ R1 j8 N) W) H' E =2+3+10+3=5+13! Y7 j; a; ^7 ?( C& c% L
=2+3+16+3=5+199 M5 S$ f6 M7 R% \1 S6 P
=2+3+20+3=5+23
1 G6 f+ P+ P9 c" T) ^2 Z! V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
& O4 h, Q6 \9 C! k! g =4+3+28+3=7+31' g" H! l6 t/ w
=4+3+44+3=7+47! h% s! O, z& {* m8 A
=4+3+50+3=7+53% I8 u3 I! Q+ K
又如n=46,61,2n=92,122它们的偶数公由数如下, [3 v7 s6 ]) k/ m' h8 S, o
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)% b; a6 Z9 O" l6 Y& U! ^$ ]. C
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)
& U8 M f# J6 E5 F它们的偶数公由数分别为24,31对。" u5 x+ o2 y i. ~" q# ]
2n=92的有第 9,15,18对能用 即 Pn+Pm’=16+3+76+3=19+79 " O) c; C2 R8 J) Q/ p! H
=28+3+64+3=31+67
# V; u% r3 a3 i = 34+3+58+3=37+61, F! @, t3 f/ G) w
2n=122由第9,15,30对能用即Pn+Pn’=16+3+106+3=19+109
6 o( ~) J+ n) X3 R8 T/ Y2 M =28+3+94+3=31+97
: X2 B" c8 b; m' X+ p =58+3+64+3=61+67
( @+ p$ v/ m8 U/ | t% Y2 Y: ^( u+ p* w( k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
1 O# Y) ~0 r& \5 X9 D9 {2n的最后一对偶数公由数 使(2)式变为(Pn+Pn’)/2=M=2n’+3=2n’’+3……(4)
3 T' f" y0 }" w2 b& W n =2n’+1+3=2n’’-1+3
. Q- b% i/ {5 ?: H7 G4 a( l$ I =n+3
. M/ p0 G r, R8 C# m* _ =3,4,5……
; k2 A6 w6 s& H' n8 |0 Z5 o5 P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
1 I& z/ ?# V, `* e5 Y7 |2,质数表示式的证明2 V$ g8 |, [3 u* z* J
(1) 已知 Pn=2n+2N-1 & r U9 v, R0 F& ?) ?
设N=2 2n’=2n 代入上式* l6 l5 R) ~# [2 L" O5 R! j+ ?
得Pn=2n’+3
- P3 ?( j, V, V Pn’=2n+6-(2n’+3)
5 V9 @; \0 a. c: i/ ~7 k Pn’=2n-2n’+3
$ t- o, S1 K* v6 B h% p% I又已知 Pn’=2n’+3+2n’’’
9 \, G1 L+ f! q3 }0 K, n2n-2n’+3=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’
" |7 }# h5 g6 d. U2 p% }Pn=2n’+3 ……(1)
- \* D9 H6 L/ p! |7 lPn’=2n-2n’+3……(2)
- l% I: @% E' u3 I9 q2n=4n’+2n’’’ ……(3)' V( U" A4 u( z$ Q0 ?0 o" w; 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- a3 i, W6 |- w/ }- G6 Y5 h! m
2n=0 2n’=0 Pn=0+3=3 Pn’=0-0+3=3 2n=0+0=0 2n’’’=0) L/ v! e7 }- b" N
=2 =0 =0+3=3 =2-0+3=5 =0+2=2 =1& K+ O& b4 e6 U* {
=4 =0 =0+3=3 =4-0+3=7 =0+4=4 =21 d2 }6 U* r& N. b
=6 =2 =2+3=5 =6-2+3=7 =4+2=6 =1- ? e" y" ?9 w$ H
=8 =0 = 0+3=3 =8-0+3-11 =0+8=8 =4
6 y( n! j h! ? =10 =0 =0+3=3 =10-0+3=13 =0+10=10 =5
0 W( ], ^: S. ]( N( }$ z( S =112 =16 =16+3=19 =112-16+3=109 =32+90=112 =450 @% H7 G3 O# @, ]: ^# m
(2)方程组4 M) w& [9 R. k
Pn=2n’+3 ……(1)
; K' u+ t0 j% n$ R( O' SPn’=2n-2n’+3……(2)
6 P# L! L$ D2 e+ r8 X2n=4n’+2n’’’ ……(3)
% d2 @2 j: c1 ?( A① 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
2 E0 R. y" i) l- R6 K7 w2n’+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) k( C: w9 V2 _7 q, {: f' u B
②解方程的步骤
. f0 j9 ^+ s; W; h. f5 ^* A设2n=0,2,4,6……偶数集 根据2n的偶数公由数2n’ 2n’’ (2n=2n’+2n’’)
. Q6 \7 C; V3 w9 q: j. n确定2n’ 求Pn=2n’+3 Pn’=2n-2n’+3 根据2n=4n’+2n’’’求2n’’’=2n-4n’5 `! V, N5 S f- V; R
③证明方程组成立
?" ^1 j1 e; j% c5 _/ }即证明Pn=2n’+3 Pn'=2n’'+3
5 t- c7 T, _) v) L* E9 c ^# d) w- E已知 Pn+Pn’=2n’+3+2n’’+3=6+2n/ B/ I5 z7 a' D
又已知Pn’=2n-2n’+3 2n=2n’+2n’’ 2n''=2n-2n',得2n-2n’+3=2n’'+3 " l0 S+ j; B) M6 t
. H. t. p7 ?% }; r b: Z0 ]2n=4n’+2n’’’=2n’+2n’+2n’’’ 2n=2n’+2n’+2n’’’
5 p4 v5 I1 ^4 D; ^ |5 }4 |得 2n’’=2n’+2n’’’ Pn’=2n’’+3=2n’+2n’’’+3=2n’+3+2n’’’=Pn+2n’’’=Pn+0,2,4,6……
) _7 q5 F; m" f$ c) i4 i( uPn=2n’+38 F+ z+ Z/ p! V6 N; s
Pn’=2n’+3+2n’’’4 g K) B* a {- T( f9 ?
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……: k) Y+ m/ V# |
即Pn=2n’+3成立
2 }5 F9 j. D7 a, y( aPn’=2n’+3+2n’’’' b8 M$ q8 l. f, i
=Pn+2n’’’
3 F9 f! c. G% U" U =Pn+0,2,4,6……
z+ y3 }% T; O% `已知Pn到Pn’的距离为0,2,4,6……
% g+ f* j w( H' \% x& A+ y% E则Pn’=2n’+3+2n’’’也成立& y- X5 W/ S% B+ E9 P& v
即Pn’=2n’’+3 也成立
: L Z) ~7 I" ~6 M. U# }3 用数字来检验质数表示式的成立; M) B D' q: T" f
已知Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n Pn=2n’+3 Pn’=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’
" G6 q* h& B8 [* n! M: V设 n=0,1,2,3…… 2n=0,2,4,6…… 3 f# h# R- F% {5 E8 k
2n=0 4n’=0 2n’’’=0 2n’=0 2n’’=0 Pn=3 Pn;=3 Pn+Pn’=61 w, b! J, c/ V2 T
=2 =0 =2 =0 =2 =3 =5 =8* K I& N [3 x/ G9 y; v( A% C! b: x
4 4 0 2 2 5 5 108 D! F& ]4 P& V- f
6 4 2 2 4 5 7 12" h& |* K9 F9 D& Z2 f7 e5 w
8 8 0 4 4 7 7 14
5 Q0 \0 F2 y; h" Z3 J5 U, J) Z 10 4 6 2 8 5 11 16
. H% S8 Y+ b' i) ]; I/ [6 T1 M 12 8 4 4 8 7 11 18: W# d: c: n4 j3 o
14 8 6 4 10 7 13 20
1 w- c0 q0 l) g 16 16 0 8 8 11 11 22
. r% R/ `8 K8 [; W9 i3 z 18 16 2 8 10 11 13 20
4 C& q- m. D+ U) w+ i 20 20 0 10 10 13 13 26' q# G# B3 k; L. G! |
92 32 60 16 76 19 79 98 8 N3 E |1 M! @3 |/ _$ U0 b
92 56 36 28 64 31 67 98$ S" \& w* R/ D9 q, Z2 h2 x9 q
92 68 24 34 58 37 61 98. N6 e2 O3 Y0 @. }
122 32 90 16 106 19 109 128. `& D# w7 p: P1 R
122 56 66 28 94 31 97 128 " o O- P+ t' w2 o7 H5 t
122 116 6 58 64 61 67 1285 \3 c9 a4 C3 O" B: x4 I! e
2n=22222222222222222 4n’=22222222222222220 2n’’’=2
8 k' Q7 Y @, l6 e2n’=11111111111111110 2n’’=11111111111111112 Pn=1111111111111113 Pn’=11111111111111115 Pn+Pn’=22222222222222228
0 {5 I5 U) o W* n六,奇质数定理和公由数理论是证明猜想唯一的新方法
. m& {/ Y J: ?0 I. |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
, B7 I; i' N. F' f& |" }# y(2),由于是奇数,它们之间的差为偶数 即Pn’-Pn=2n0 e h+ F+ F+ b% z' }
(3),它们的分布是不规则的9 H5 c c3 G3 ^3 l0 z: B
由上述三个特征得到三个定理(见注2)
7 \/ P& x6 I+ V4 o* P. }6 I" |9 d即奇质数之间的共同规律
& P' q5 Q$ d+ T0 b$ y7 e8 X2,以上证明涉及到五个问题
4 R% c# }7 p. p 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 ~% l" m! N4 E/ y
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
" w1 |7 N% b3 `' r: B) [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
* h7 A1 B1 W* [+ [ 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
; }& G y6 P/ }7 v$ r( w: ~- ?3 y* Z 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。
1 ~$ q3 W/ q: B- k3,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 j% A. E. _- ~ M鄙人城请数学界能把公由数新理论写进教材。
! S% k6 t& {! N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
2 P6 y* f: w9 }0 X因为因素与理由意思相近或相似, E. k% K# C8 l4 d9 E
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。
3 Q- q9 Q5 \1 h0 a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
- t1 ^/ M. h4 a, ~8 p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$ E. H3 T" s1 j' F) b
这里讨论的公和数和公由数是指偶数集(包括0)* S! f' ^9 y# I! V! A1 C
又如,6的公由数为0,6 1,5 2,4 3,3! V2 i# x# v7 q# m& |' \ M
0和6,1和5,2和4,3和3的公和数为6
6 g k; M/ `& Q/ i# z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1 D+ @) b( n! O. W! }, @: g
任何偶数(包括0)都有一对以上的偶数公由数
% V( w% Y9 `+ L. n4 H& n9 o/ z# v 设2n’ 2n’’ 为2n的偶数公由数 则 2n=2n’+2n’’ 或 2n’=2n-2n’’ 2n’’=2n-2n’
) H8 j+ o9 d, ]0 S! J2 s* D. {; p2n的偶数公由数可用 2n’=0+2n’ 2n’’=2n-2n’ 来表示9 X. I4 \+ ]" J1 ]4 l1 u5 J
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)。) A6 } A# D2 c9 D' o8 S7 Z: x9 c' X( s
下面来证明定理一:
' h: Y2 [5 A% W, A x已知:Pn’-Pn=2n’ 因两个奇质数之间的距离为偶数,可用2n’表示。
! M# z2 D1 W/ b5 g K* N则Pn’=Pn+2n’ 将Pn+2n’=Pn’代入上式得(Pn+Pn+2n’)/2-Pn=Pn+2n’-(Pn+Pn+2n’)/2
! i+ I2 W$ H# q! }Pn+n’-Pn=Pn+2n’-Pn-n’ n’=n’ 定理一成立
8 R: \: V- C/ _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)
7 H4 l' k; @" A4 P& g$ R由上得:Pn+n’=Pn’-n’=M 即M=Pn+n’ 2M=Pn+n’+Pn’-n’=Pn+Pn’
) y! u# y9 e& rM=(Pn+Pn’)/2 即M为Pn.Pn’之间的正中间数。3 Y& g# l, F9 @; O% V
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’)
6 Y. w3 p5 o' [则Pn’.Pn之间一定存在一个正中间数M。则M-Pn=Pn’-M=n’.6 w' j s* u. Z# m7 e( z4 ]- J
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)1 Y) `0 N4 S% M
得Pn’+Pn=2M. M=Pn+n’. J- l- ]* A9 q
例
* e H; y) T2 X0 P8 w+ d6 d; Rpn 3 3 5 5 59 61( F0 Q# B3 L% U: N6 F
, P. b) O$ s _Pn’ 3 5 5 7 67 67% n2 p: n3 J' Q* w: H/ h- _
2n’ 0 2 0 2 8 6
+ S! ?5 _) t! x; |" r+ k9 ?n’ 0 1 0 1 4 35 |, _8 n. B8 c; s% {% b
M(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64# y2 Y5 r8 N/ b6 A- o4 a
2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128 {" C9 j4 `4 H) k9 E$ ]
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)' x+ e5 p# ]+ J- Y7 [2 i4 {
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’. H8 d/ Z) _+ T0 w
Pn’=M+n’ 得 pn+pn’=2M- ]4 Y2 v4 N- @4 I9 h. Z# B( H
M(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64
) W# K$ A5 W7 |! |+ G7 j/ P2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128! W5 C) Z2 s& R" ~, x0 @
2n’ 0 2 0 2 8 6
% U. X. @" D2 ?/ q& An’ 0 1 0 1 4 3
1 D* N/ c( v4 Z6 u3 IPn 3 3 5 5 59 61
6 I; O* j' b& L+ K- EPn’ 3 5 5 7 67 67
9 ~$ V6 k+ q# O) z( h/ ^( a" R8 ^8 j3 Y: x0 e& R
注3:在(3)*式 Pn*+Pn*+1=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n式中
( V& _% y( R8 U! l3 {% k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)’3 L# b' D3 N1 V9 X0 S9 g, ^: Q% A
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)
x. I1 m* B, v' T8 C. l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& ~; m b7 I6 Y9 {+ a
3+3=1+2+1+2=4+26 H$ Z: M: u9 L# Z% b+ ?
3+5=1+2+3+2=4+4: m2 z& J- @6 u9 O2 X
5+5=3+2+3+2=4+6
7 ]0 t7 m) `, X3 @' w$ E5+7=3+2+5+2=4+8
* y" k9 H; ^8 E* L& {* X7+7=5+2+5+2=4+10
5 r6 f4 A% i9 z. Q2 E59+67=57+2+65+2=4+122& F8 G% a% A9 u
61+67=59+2+65+2=4+1240 ]. ]0 {" h R: z0 A
…………………………7 U! }9 n" H8 s& W3 _2 q& p% k
在(2)’式中,设 2n’ 2n’’为2n的最后一对奇数公由数. w5 k8 L4 L6 _$ G. W) V* ]
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。* Q7 j: f. Q: ~
1、1,1、3,3、3,3、5,5、5……61、61,61、63,……∞/2、∞/2。# Y" a6 E* L# f! ^
若n为奇数时 2n’=2n’’=n6 A& @6 |9 P( p/ s2 R/ A
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. f0 x e- r/ n8 [) Z# f
M=2+(0,1,1+1,3,3+1,5,5+1……61,61+1……∞/2)
/ g3 J! d/ G: q+ T" @9 ^% V =2+(0,1,2,3,4,5,6……61,62……∞/2); g' {9 g- J/ J3 D
=2+n=2,3,4,5,6,7,8……63,64……∞/2
# m1 ?/ _* ~! m" v1 a7 L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+ b3 Y; q* R8 }& [) N1 v
即大于2的偶数都可以表示成两个奇质数之和。
5 `! u3 E% y/ y, u! v/ w笔者 蔡正祥1 x2 D" X8 p* z7 Y
2011-8-6% |5 F4 A7 P8 v# E- f/ C. a4 C
通地址:江苏省宜兴市宜城镇环科园丝绸花园51幢306室: u, [& l0 p, V- \
邮政编码:214206 电话:0510-87062749 18921346656 153702768562 K6 D; i) y5 l0 i
籍贯:江苏 宜兴 工作单位:宜兴市张渚镇政府% j1 |9 Y" S1 N: Y' e
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