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本帖最后由 shuluns 于 2013-7-22 13:48 编辑
$ w- [0 ?! _2 p2 J1 v" n& I& I+ }+ a. v4 h
; W( g0 i- u$ N1 R3 \
中国学者提出广义哥德巴赫猜想
, m3 C' E4 j% N
1 K* V z9 x+ c$ h, x1 Y! ^3 i" K( f" w5 ~# D M0 ~
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
# C2 b m$ [# i( r: V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
/ f' _! Z! R9 w0 B0 N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 $ X! W' T) Y, @2 W$ D. G9 C
的素数年。
( ]3 x. }( I# F+ P, k( `7 ?6 c# ^& j, I' u; m- ]$ h
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。
. r- v5 O( D- U- Q5 S7 z4 E1 F/ z' x+ s- L
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。
e; M% G8 m+ h1 u* }$ b/ A; X% m. r; B1 f
定理如下:2 @& U/ _1 e# c2 O. J- \
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,
) D7 }1 C$ \9 Z A7 G" hφ(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。
+ i8 a, c* e& h y4 s
8 ~" f# W q. Q, [1 q1 d8 B. _G(x,q)表示该级数中对称素数个数。
% B+ n" T3 \% j4 H7 d" m& a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- R/ A$ M: s/ |( R, s
小于√x的奇素数时,G(x,q) =1/φ(q)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。
/ \3 j" D9 f' o( s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
. l3 Q+ s! Z% @# E" `5 B O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)。
- i$ f5 Z8 K5 d$ f6 L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
& z' Y7 T1 G( Q; K8 X) Dq=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
( ]- C, n$ `3 A i6 O y4 G+ O(√x/ln√x)。# v$ N! ?% \- |: m8 h1 y4 W
J C* c l' o( ~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! ]% [# O, m2 V9 t1 r
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)=) V$ d& b" c2 m( B" Y
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。4 F2 x2 v" N! E) A% B
当 q=1或2,即哥德巴赫猜想。
& K/ c+ u. e( }4 q0 s z9 Z7 C. k% H) h/ _; O6 s1 t `
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 8 u- l, e' H) o: ^
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 ! D$ b. B ~. ~0 e0 R7 e
是在细节上没有成功。”
3 [) z3 }, U, w% \! q2 ?
" k/ m z" E; q3 @6 N+ j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
A3 R0 s/ [5 a; h6 x( |0 L6 D局限还是细节的疏忽?令人深思。
* X& F2 ^. y6 b2 f) `: }( A0 ^6 [9 C% x: Y& O% W. `; _
哥德巴赫猜想与孪生素数猜想同源。
; [! C2 Z5 c# s3 x7 }+ \6 l+ W- d3 H3 ?5 Z9 S A1 H q
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 ! a8 ]2 W: P2 Q8 ]* z, @
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 / k: [( _: G9 N$ G2 a4 I; [! d) ^
对,却得不到社会的认可。
0 F7 K5 l5 K4 d; z% z# w- s# L9 ?1 M7 |3 v; {5 Y: i
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
# P( @: d& I2 g( C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
- g1 W/ A; `. n: t1 W解决问题本身更有价值。 5 W/ P. m2 X% [+ U
6 @. Q& @" |; l2 n9 N9 Y
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 - a T" a Z8 r7 w& f
,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 $ W3 J. ^. i1 U( s
知的原因。
$ v# N2 e W6 E
3 y- I. B4 N; j) J' ^" m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。 % N( c3 u1 O) h( _) _4 G& t# A
8 E" K5 m+ s4 ?2 y& I8 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 * j8 f# l) W& x* `7 q/ ~5 M
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 $ q! Y8 _" W, o- R% ?
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。
' T0 f1 J6 ^6 Y B1 b1 p3 u* B! A4 y* L; V
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
9 f& h. _7 q7 H$ o% N& v6 [. U. N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。
7 U6 ~+ H2 V5 g3 J6 z2 C+ { _% f: j2 _9 g
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
9 O% Q7 R" v2 K) R揭示了哥德巴赫猜想与孪生素数猜想内在的同一性。
& k- z) p1 T; d+ ]! r! q$ O/ i) W5 m2 Z
% a+ q7 X8 t+ ^7 Q" s
附:关于算数数列中素数对称性定理的科普说明
. v: `7 h" \4 k; e
1 y+ r1 S4 u/ ^+ j8 @. U' X7 i) ^8 L6 Y+ x/ C4 o! u
q=1,为自然数列。q=2,即奇数数列。
' e9 X6 ~% N! ?/ c& `) w0 {! B! I4 ^( c2 ]3 v1 Y
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
# ?# q; ]5 ^# l1 @- p s数个数最少即可。
- m6 n }$ G' ?4 B2 a首项为1,公差为3的1+3K数列为: 1 U! R1 K; }6 E" {
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,
' ^1 l$ S4 B6 I6 \9 F- d79,82,85,88,91,94,97,100,103,106,109,112,115,118,121,124,127。
) ^! _9 b2 x% x0 u/ P6 z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
' b0 Y" D9 C, w# D' o和。
1 c1 G' C& R3 V/ ]3 O) l5 T0 _- O128=19+109=31+97=61+67。共3对6个素数。
1 g2 U) d9 h: A( R2 W# S3 C5 h# e+ Y C
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。 9 |5 @, Q) k6 ?# f
首项为2,公差为3的2+3K数列为:
4 B- |; \7 J0 ~9 o7 @$ M5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35,38,41,44,47,50,53,56,59,62,65,68,71,74,77,80,
+ b6 h" m% ~9 Z83,86,89,92,95,98,101,104,107,110,113,116,119。
6 @# Y% ~' h8 I" p! `3 b) \2 ?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 ) E4 ?' |. D2 @# O/ ?" K
和。
) U( H: z$ }# c5 n+ O124=11+113=17+107=23+101=41+83=53+71。共5对10个素数。
; \' t3 x. m0 o) i3 Z3 v* _9 ]/ ^+ X; e7 U' z. @$ s) w
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,
, N" R1 U3 }1 g0 A- U T j103,107,109。共10对孪生素数。 6 z) \' j$ M( l+ O( w
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, 4 U+ _2 ?8 B: O7 i) h
103,107,109。共10对孪生素数。 2 _- i2 M6 U6 Q3 Y
可见:
( ~* H* d, p* Z; E* T: z/ }( _' c128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。 ! a7 ]( _& i! T2 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。
5 j: ~ k+ i8 L: S* `; J
: f0 P x& V( u$ v ]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。
; E& Z, e7 K: M首项为1,公差为4的1+4K数列为:
7 u2 H- ?+ n+ ?% o; Q6 D1,5,9,13,17,21,25,29,33,37,41,45,49,53,57,61,65,69,73,77,81,85,89,93,97,101, 0 j4 m! ]4 p3 A( b! E( ~) m
105,109,113,117,121。 & r3 y' @. Z- z; w. t* c
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 ' N$ Y! A" r a% E0 s
和。
+ w/ W* H1 f4 g% \. A1 F122=13+109=61+61。共2对3个素数。
9 o$ y/ X- _% j5 c/ p) Z! F: d122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,
2 Q( B3 T, }, h" R/ e103,107,109。共10对孪生素数。 ( n+ ?0 q' s$ Z+ }+ ^2 K4 x
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。
k' O, b- C7 ?9 v* e5 U/ \
\8 w! X- w( C. m* a! a1 ^& C" Lq=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。 6 ]) v" C* d* @
首项为3,公差为4的3+4K数列为: / @! n9 f2 l7 j% Q% Y( Y( V
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, ' W4 L" o2 K3 S, w9 v% i) E
107,111,115,119,123,127,131。 9 ]7 t& i: k$ ?- R1 E- V
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 r+ q2 n4 p6 x2 T
和。
8 j/ b0 l. N0 W& G9 c134=3+131=7+127=31+103=67+67。共4对7个素数。
5 z- o. v2 k, E1 q134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, + `( V) {4 s' V0 b6 Q# X
103,107,109。共10对孪生素数。 ; G2 r* G! n( {4 H+ D5 n; G
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。
( S' V% }) z- i9 X/ c
( o7 ]2 j O1 \/ e A3 pq=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。 7 h, A2 \2 k& m0 X( \- N5 M) j: z
首项为1,公差为5的1+5K数列(只列奇数)为: . N9 l* T9 ]5 p/ y$ i
1,11,21,31,41,51,61,71,81,91,101,106,111,121,131,141,151,161,171,181,191,201,
" j. f, a+ Y: J! x/ D211。
) v8 A% [2 V. l% K6 r+ `; x d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 ' Q( x; x+ p7 B: [! i) Z5 t2 |9 ?
之和。
( L! `. A/ J% m" y5 L) @212=31+181=61+151。共2对4个素数。 3 n1 [' [2 }# ~4 P' L$ y8 z# B/ b3 k
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,
3 S4 h9 s2 s. U) f+ f7 Y103,107,109,137,139,149,151,179,181,191,193,197,199共15对孪生素数。
0 H4 U5 y$ W# j) Y z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)= 3 r0 V. y) J" N8 y8 B
5。
& ]5 @4 R7 U$ O) J- k7 c' D
+ N5 v3 |( {) s7 r9 E. a7 k" h: m# ^结论:+ ?2 N: F% W- @, x
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^2,8 p3 K4 s# f% t" m
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。
$ s1 {) K. I. V
# [- M+ c) i: }% _& Z
: g2 b! m5 F' C9 m5 d6 V
l) n! ~; x. l/ i# z T7 e
5 ]2 g5 ?2 d3 U
1 c" U. K: I- {# E |
zan
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