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[LV.1]初来乍到
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本帖最后由 shuluns 于 2013-7-22 13:48 编辑 2 X1 U7 I5 [9 q; e' X- t- u* y
: b1 D) n+ ]. t' d$ W1 A
+ ~( J3 O7 T/ t 中国学者提出广义哥德巴赫猜想
7 T+ o# y9 h+ Z i$ l1 {8 ]- P ; D% g: u& [! P0 a* x: y) i) R
2 Z" `0 H& {" K$ X4 P
2013年5月,张益唐在哈佛大学作报告率先证明“弱孪生素数猜想”的同时,法国高等 6 u( C3 p; r& Z3 l
师范学校教授Harald Helfgott在网上间接证明了弱哥德巴赫猜想:任何一个大于7的奇 . U" D, ^0 ~7 X' I
数都能被表示成三个奇素数之和,从而彻底解决了三素数定理。2013年,是世界数学界 s1 R9 O# x3 C+ [5 f
的素数年。 / P, v7 l& J6 X& N& l) k
1 j# j; o" [0 R1 o A+ y" ~2 d' N 哥德巴赫猜想:任何一个大于4的偶数都是两个奇素数之和。
% h5 R% j5 S2 [* n7 x0 G8 h( r! F% K b' f+ N: p3 C1 Y+ h
中国一学者在10多年前就提出了广义哥德巴赫猜想:素数对称性定理。
* y" E' U3 X) E- _4 h3 ]
) T* V, W9 v1 f- D6 x1 R" x, O9 Y 定理如下:3 F, |: L1 W1 m$ }% z1 i' Q1 n
在首项L与公差q(L<q, q≥3)互素的等差级数中,对于该级数中的任一项x/2,x/2 >φ(q)*q^2,+ z- Z+ o# e( S; {5 D
φ(q)为q的欧拉函数,至少有一对素数关于x/2对称。即:x可表示为该级数的2个素数之和。
/ O# v+ x g- V! O; S* K7 Q: f . W, e& S& K z g! d1 u' \
G(x,q)表示该级数中对称素数个数。6 C, X m5 H& Z$ u. H. Y
当 q=2^m,G(x,q)≥1/φ(q)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。当 q=2^m 且x不能整除2 z" f2 Y( [- f" y6 r, x
小于√x的奇素数时,G(x,q) =1/φ(q)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。
$ K3 u' q+ E x7 _ 当 q为奇数时,G(x,q)≥1/(φ(q)-1)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。当 x=2^n 或x不能5 x2 a+ P- g7 a# q
整除小于√x的奇素数时,G(x,q) =1/(φ(q)-1)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。
6 B. w0 J5 x6 |. f 当 q=2^m*j(j为奇数),G(x,q)≥1/φ(2^m)*(φ(j)-1)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。当 - |) X) a- B- J$ r$ C8 K
q=2^m*j 且x不能整除小于√x的奇素数时,G(x,q) =1/φ(2^m)*(φ(j)-1)*1.32*x/(ln x)^2 0 Q! Z- S+ y( M# n
+ O(√x/ln√x)。
* j: W; n) y' @( Q# U) V4 [5 F/ `5 z , Z% ~* E% a1 b8 v" J( X
由此可见,当q=2,q=3或q=6时,G(x)=G(x,q)≥1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。即哥德巴赫* A; H) ` ^. g; `4 s s
猜想表达式。当q=2,q=3或q=6,且x=2^n 或x不能整除小于√x的奇素数时, G(x) =G(x,q)=
! R! D0 l w1 v/ C 1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。即哥德巴赫猜想表达式与孪生素数猜想表达式相同。
! [" W/ b' ^3 V5 X: L 当 q=1或2,即哥德巴赫猜想。: Z+ J5 k( v, W$ K
3 H/ W' j" r/ U
Hardy曾说过:“如果哥德巴赫猜想有一天被证明,其方法应该类似于我和Littlewood
$ [% z% Y9 E' ^1 a$ [ 的方法”,不是圆法无力,而是我们的分析工具不够。我们不是在原则上没有成功,而 0 ^& p4 O) l$ `1 W5 E- a$ C
是在细节上没有成功。” : X1 z# r" W0 L, D7 N# T
2 ?; w& V: @; s$ i+ `8 @% G, C& l
证明哥德巴赫猜想最有效的两种方法圆法和筛法,现在只能逼近,无法成功。是方法的 1 l6 ]5 H* \* x7 m
局限还是细节的疏忽?令人深思。
- y' m! l8 c7 t; m; O# @. ` 2 e3 M1 W- q0 V! j, A" M- Z
哥德巴赫猜想与孪生素数猜想同源。
9 F( A) B- i/ P% B& W # \' g+ D# P6 H1 b F; \
孪生素数猜想:世界上最远的距离,不是7000万到无穷大的距离,而是彼此相邻,却永 $ @* V' s' ^1 P- N0 ~7 o- H! `" U
远无法走到一起。哥德巴赫猜想:世界上最远的距离,不是无穷大的距离,而是彼此相 ! T" q" M* O" v$ `! q
对,却得不到社会的认可。 . l! p: x; l. f
, x: Z* P9 Y; W0 L) j( w 广义哥德巴赫猜想所提出的素数对称性定理,揭开了素数的对称性分布之谜。无序中的
5 f" ~( P& g0 T! }% i6 A+ i- a 有序,有序中的无序。素数的对称性,才是哥德巴赫猜想的本质。问题的提出,也许比
- Q* G: l5 a* {) H- \4 o# Z 解决问题本身更有价值。
2 o- {, w% _2 e9 I
0 D$ q. E% V* g- o 素数对称性定理的发现,犹如打开了素数分布的黑洞,过去对哥德巴赫猜想的所有证明 " F9 z7 H3 K: V& V) A2 J1 b
,包括最好的证明(1+2),有可能变成废纸一张。也许这就是素数对称性定理不为人
$ \1 p2 n; ]3 i4 h+ p& B$ H2 O* R 知的原因。
5 e0 A( s0 f) G8 }1 L' k/ ]6 f
* b8 @7 O' o6 V- X9 v1 Q 一数学教授曾经对此定理作过预测:除非外国数学家首先提出,否则国内无人接受。 ! z# a1 m N2 z ?( V8 {) ]
$ G; F9 X8 C( r
张益唐破译的弱孪生素数猜想,其实是广义孪生素数猜想中当q<3500万,2q<7000万 2 `* W/ s/ L; y/ V ?# P
的弱形式。q=1,即孪生素数猜想。对于数学家来说,7000万与7000并无质的差别。如同 ; z- j/ f3 |) |& T$ G
宇宙演化的历史,时间静止一般,一万年与一亿年也无质的差别。
& ^3 X0 x V- N, |% i 9 |' k' N: x E9 r x G. W
孪生素数猜想首先从广义孪生素数猜想取得突破,出乎数论学家的意料。哥德巴赫猜想
/ Z6 I9 h) A+ W( I: \! P# O/ k* E 能否另辟蹊径,从广义哥德巴赫猜想取得重大进展,也未可知。 : Y+ l" x1 o8 G1 Z5 u
3 r, q( A9 [$ Q2 m4 J% ^ 素数对称性定理,无疑是一个惊人的发现。它不但揭示了素数对称性分布的普适性,而且
2 m+ w* k, u/ S4 T' E- A 揭示了哥德巴赫猜想与孪生素数猜想内在的同一性。 9 ]0 `' I1 G1 u4 v% i Q, s# K
2 h% Q& b0 p4 w* F" ^2 m
( W6 K6 Z1 Y* O& t
附:关于算数数列中素数对称性定理的科普说明
# F3 i1 G+ U$ z5 w2 E) n2 K 0 Y$ ?8 W4 e2 r9 e9 m4 L3 `
5 n+ D& H) u4 M/ R. v6 X q=1,为自然数列。q=2,即奇数数列。 $ [+ T' M" l$ Y
+ p, b/ ~; c/ \# r8 x `: K+ g, T
q=3,因为64=1+3k,取N/2=64,N=128。此时,能表示为1+1的素数个数最少。只需考察素 7 c, w- i+ V; p" i. ] _( k3 z
数个数最少即可。 ) _: s4 [" y7 Y5 q h. p5 R N' B4 P
首项为1,公差为3的1+3K数列为: 6 ^) @- o7 {1 c4 k" w2 h) P, l
1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,34,37,40,43,46,49,52,55,58,61,64,67,70,73,76,
4 P8 g$ b# b! e: P 79,82,85,88,91,94,97,100,103,106,109,112,115,118,121,124,127。
* y1 N' Y$ M" H- F: ]# A% s 当N/2 >φ(q)*q^2,即N/2 >18时,N >36时,128可表示为这个数列之中的两个素数之
. v3 }( }* o4 }8 h 和。 ) [6 @0 Q% |5 v# |0 b
128=19+109=31+97=61+67。共3对6个素数。 0 K7 C3 a+ E) P0 F+ f i
: m4 U! e/ Y2 J% ~: }
q=3,因为62=2+3k,取N/2=62,N=124。此时,能表示为1+1的素数个数最少。
; j. w1 [) U1 U$ n' } W, x 首项为2,公差为3的2+3K数列为: & r. f7 g9 j7 a) I
5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35,38,41,44,47,50,53,56,59,62,65,68,71,74,77,80,
: w: A2 j) }: S1 ` 83,86,89,92,95,98,101,104,107,110,113,116,119。 2 x6 d0 ?/ q, Q# g$ I3 I
当N/2 >φ(q)*q^2,即N/2 >18时,N >36时,124可表示为这个数列之中的两个素数之
* O# [, t. |$ q. o5 F/ B, k( w1 a 和。 z0 P! n; h+ G! X
124=11+113=17+107=23+101=41+83=53+71。共5对10个素数。 : n' K) z0 F; `. M4 N) C
o/ V$ ~" ]- J 128以内的孪生素数对个数为:3,5,5,7,11,13,17,19,29,31,41,43,59,61,71,73,101,
, D/ Y C$ ^9 M& c 103,107,109。共10对孪生素数。
' U) D7 c# ?- U% f 124以内的孪生素数对个数为:3,5,5,7,11,13,17,19,29,31,41,43,59,61,71,73,101, 6 C+ g* W" n) A1 Y
103,107,109。共10对孪生素数。 . _6 y7 f, D+ t* A' D/ E4 _
可见: # E7 j) k) ~2 P9 ~
128可表示为该数列的两个素数之和,共3对6个素数。几乎等于10/(φ(q)-1)=10。 % K5 t& Z/ q d$ v. z% o
124可表示为该数列的两个素数之和,共5对10个素数。等于10/(φ(q)-1)=10。
+ e+ K" p' W% f3 \4 H8 v # B6 ^5 z" O3 B2 G! U
q=4=2^2,因为61=1+4k,取N/2=61,N=122。此时,能表示为1+1的素数个数最少。
- Y, H8 }( k) @$ f 首项为1,公差为4的1+4K数列为: * m; ]$ K( j1 q& Y% F) a% E
1,5,9,13,17,21,25,29,33,37,41,45,49,53,57,61,65,69,73,77,81,85,89,93,97,101,
' f6 @+ m- D& }8 t! L% x 105,109,113,117,121。
! ~5 K* S! r& R- d 当N/2 >φ(q)*q^2,即N/2 >32时,N >64时,122可表示为这个数列之中的两个素数之
: H. T& j* h' G: M' `: g9 X' T 和。 + d# e, k4 b; k7 Q$ J1 e
122=13+109=61+61。共2对3个素数。
% m# W+ F8 o& f6 C, g3 B 122以内的孪生素数对个数为:3,5,5,7,11,13,17,19,29,31,41,43,59,61,71,73,101,
- D$ N& \+ X& M! Q 103,107,109。共10对孪生素数。
6 Q' Q, f, n M7 C5 ~) q$ _/ Z 可见:122可表示为该数列的两个素数之和,共2对3个素数。几乎等于10/φ(q)=5。
, r0 G" N3 j/ k! k$ q
/ c0 a4 a3 G& @1 V q=4=2^2,因为67=3+4k,取N/2=67,N=134。此时,能表示为1+1的素数个数最少。 5 F5 w9 l9 P5 Z" P" t3 W1 m8 ~% R
首项为3,公差为4的3+4K数列为:
6 c6 ^$ u( }7 r% F 3,7,11,15,19,23,27,31,35,39,43,47,51,55,59,63,67,71,75,79,83,87,91,95,99,103,
* h- ~/ h s6 E 107,111,115,119,123,127,131。 ! M9 v! G4 e& ~
当N/2 >φ(q)*q^2,即N/2 >32时,N >64时,134可表示为这个数列之中的两个素数之 9 K% U, e2 c/ o
和。
2 |. }( P1 e# ~: n# T 134=3+131=7+127=31+103=67+67。共4对7个素数。
+ C0 E: _4 u' Q- `) w2 A 134以内的孪生素数对个数为:3,5,5,7,11,13,17,19,29,31,41,43,59,61,71,73,101, 0 L) a) [5 V5 b6 a4 I/ d
103,107,109。共10对孪生素数。
7 Z- x4 J9 i4 q1 v8 j' `' D7 Z, p/ O6 o 可见:134可表示为该数列的两个素数之和,共4对7个素数。几乎等于10/φ(q)=5。4 v/ B" c" x6 Z8 d+ e
. l4 Y; S! v3 |: K/ p& F9 R: `' I7 z9 ^ q=5,因为106=1+5k,取N/2=106,N=212。此时,能表示为1+1的素数个数最少。
T* t( X+ t: y2 r 首项为1,公差为5的1+5K数列(只列奇数)为:
1 y* Z3 x! U7 ?" ` 1,11,21,31,41,51,61,71,81,91,101,106,111,121,131,141,151,161,171,181,191,201,
( @! b7 j( G7 @/ c8 G 211。 , f; e* j$ T; [; o+ K
当N/2 >φ(q)*q^2,即N/2 >100时,N >200时,212可表示为这个数列之中的两个素数
! n9 B' V7 L* V R% \% e, H 之和。 " G5 g: {# U p
212=31+181=61+151。共2对4个素数。
1 Z0 L' V7 k: |# `9 O1 y 212以内的孪生素数对个数为:3,5,5,7,11,13,17,19,29,31,41,43,59,61,71,73,101,
$ U# F% m" {& L# i# x- \ b 103,107,109,137,139,149,151,179,181,191,193,197,199共15对孪生素数。
8 c: N- T) C; m* z& l- `. m 可见:212可表示为该数列的两个素数之和,共2对4个素数。几乎等于15/(φ(q)-1)= ; q* e1 u9 b$ M9 b# J& b; F" i* ]
5。 6 ]# t. ~& B, t4 K' H; t1 Q
# w+ @4 ?; J% H6 a2 H6 m& W 结论:5 ?- Q$ q7 z# h' E3 L, {
在首项L与公差q(L<q, q≥3)互素的等差级数中,对于该级数中的任一项x/2,x/2 >φ(q)*q^2,1 z( Y3 Y t- C; d) \
φ(q)为q的欧拉函数,至少有一对素数关于x/2对称。即:x可表示为该级数的2个素数之和。 3 Z% `: `9 d5 X- D0 C9 X
" B) P1 ?; [( A6 [4 F Z - c" ?* r' \3 B) M. a- T
% [4 G8 e/ Y/ D+ F
1 G, k9 w/ K, F2 L( W0 h
& Y' u/ |1 |9 ` p {0 u6 D
zan