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本帖最后由 shuluns 于 2013-7-22 13:48 编辑 , j- n$ o6 u5 ~ ^ D( D6 c2 c
. b! _$ y6 _/ H
" l# [; [' v7 f" D' @1 U D中国学者提出广义哥德巴赫猜想
4 L# D. p- o6 L) |/ G. J2 B% m) Y, g/ {1 s+ d0 A7 o3 v( c
+ f0 ~2 y7 m: l# o9 Z1 ^% ^4 U* |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
+ a! g1 e" Q( r# D6 g, V& L: T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
3 i2 G( G# A4 P; I. C, B4 A. ]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 + H/ b6 l* _; {4 x7 A
的素数年。
2 \8 m$ p7 ]' H' i8 w) i/ @
$ Z& E% ~# N: J. N# m) L# y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。
1 |; b+ H5 d! x2 x5 e: Q, z' @* S7 J% w" Q: {
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。 4 K% P& F9 o6 @: v9 E6 n% h* O
, F. R: g$ R8 D) h定理如下:
/ g) i4 `/ a$ u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,
, M) x6 ]+ W A9 e0 N5 Tφ(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。
2 H) o- t) M$ |4 H* M1 B' y7 Q5 n. a0 ]. `. T+ X1 ^( Y6 C6 q
G(x,q)表示该级数中对称素数个数。9 l0 l" h X9 \1 f% @
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
) @9 ?8 H; M5 d小于√x的奇素数时,G(x,q) =1/φ(q)*1.32*x/(ln x)^2 + O(√x/ln√x)。( K1 b1 t, F* I/ `8 x) b6 Z
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* x7 ~! S4 B1 B4 P) h
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)。
2 v' U% l8 |2 n& C9 ^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 . P" ^7 e- k" G/ H( S9 H* D% u
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 1 V1 o7 i! g9 g
+ O(√x/ln√x)。
! @4 ?" M5 f% U- A, `" z6 m T% k1 P7 v2 N( H' L0 D; ]8 v% q
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5 Q- a; w/ `5 l' Y6 y
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)=
/ p S) z2 `; ^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。
7 x# C7 _6 Z9 k8 i, U" |$ k当 q=1或2,即哥德巴赫猜想。$ E M, h& \! R' t- N _. Z
6 T9 _9 Y5 G) T. c9 c) S2 b
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 0 }+ D# n; _7 P/ u7 A t1 K4 m
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 , @& H0 _* w& W0 Q( @
是在细节上没有成功。” . G+ H+ U* j2 g) L$ v6 Y# f* r
% H5 t& @' C# e y$ c. a
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
% Y4 Y. q; J8 @5 `' Y2 V( W局限还是细节的疏忽?令人深思。
, h+ `# q: n/ H5 o+ f+ ^9 s0 {) j& Z/ F4 i* U: f( y/ n9 Z
哥德巴赫猜想与孪生素数猜想同源。
& a: ~- v9 q& r1 f3 A
7 [% a2 O9 x0 L1 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
2 `+ L" M1 q+ i( w1 X7 A- G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
/ e1 ~/ O) z: A* {对,却得不到社会的认可。
7 ~: [) X+ D5 E$ a' M+ U4 [
$ z% s" @3 u( X" L1 E. s) _- L- P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 - J9 V8 h D+ ]7 g
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 8 p* A+ P, a6 S9 K. T* D
解决问题本身更有价值。 M& j( _3 l4 n% {- O* ~- Q2 Q( e
3 y1 ^# |) d; |; q, ?7 J A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
# ? j& v- f7 q3 A7 x4 m4 ],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
$ @- P K5 n- ^1 ~6 F+ `, L知的原因。 ) Z2 [2 G! U, ~3 i0 I) d
2 [- ~4 c) I, z6 r( X% `2 }* U9 D7 w
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。 & I0 `9 j' l1 j' `* D
+ N/ w; w; H, \" C
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
I* A5 L* e, u9 o+ ?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
3 B# j& B% l4 e2 D) T# i" T6 s q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。
: d a* @$ H" ]- z4 Q$ ^8 l% K8 z8 b6 k% X/ i3 y% t
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 ) ^# u3 |% f; `; W1 b
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。 : q4 \/ Q9 `9 ?# a, j6 o
; L' S3 g M7 Y5 x E9 t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
6 q. D1 T. @( G- c' W0 q' w揭示了哥德巴赫猜想与孪生素数猜想内在的同一性。
0 r6 \7 D H* ?
, F7 {+ T. w# G. d" O# P( A1 q4 |! `) B: T. n) l
附:关于算数数列中素数对称性定理的科普说明 3 p1 |5 O' U1 U1 [" @. z
1 {5 J: ?6 ]7 F& x2 v" i
0 h3 y/ f0 _5 Z5 f1 e
q=1,为自然数列。q=2,即奇数数列。
: d" H' L2 ]1 S
_7 G5 M; e9 |8 ]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 - {% T: S* F5 M3 V6 l( K
数个数最少即可。
, r, c& J2 |2 q0 W; R3 X首项为1,公差为3的1+3K数列为: / t8 W+ ^& x: w, p& j! K
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, ^$ N6 n- B. B+ Y' y0 @4 M P2 `
79,82,85,88,91,94,97,100,103,106,109,112,115,118,121,124,127。 9 G7 D& A( Q6 d
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 # e8 @) W3 N! l5 j, R1 y# i
和。
8 a" S* o |5 o( Z128=19+109=31+97=61+67。共3对6个素数。 / O1 b P3 o" l% s6 }; b
* R: H0 D3 [/ D. S
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。
+ w' |, T6 j& Z- l首项为2,公差为3的2+3K数列为: z2 u/ k9 ]. L5 ]5 c- {) t
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, " _$ y% V7 s! v5 u4 z$ ]9 g
83,86,89,92,95,98,101,104,107,110,113,116,119。 " _- K6 ^% S+ ?* A* `4 f7 X% v
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
! P: \2 x0 M M和。 4 {+ J: K" C' g! [
124=11+113=17+107=23+101=41+83=53+71。共5对10个素数。
, x. K1 \* V- _; ]
8 i+ w$ N) Y6 y7 g! ?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, " Y6 V" w( q5 |0 Q" C7 \6 P, w' Y
103,107,109。共10对孪生素数。 ; h2 G, w8 B4 ]. v5 V
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,
* |$ L$ }5 w0 G R5 S ~103,107,109。共10对孪生素数。
R0 K) H" I( M3 a' }' B$ l& C可见: 0 ]0 O2 _& a1 k: V
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。
& j& l* j2 c: N6 f: L124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。
l! {0 y) F Y4 V, d$ [
C& s8 F5 D g% u. N; `% Nq=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。 1 ~) b8 E3 ?- ]. b
首项为1,公差为4的1+4K数列为:
9 \3 L2 p. n5 g1,5,9,13,17,21,25,29,33,37,41,45,49,53,57,61,65,69,73,77,81,85,89,93,97,101,
4 a P- b/ x$ R8 y! W2 w105,109,113,117,121。
) B- z) p& Z+ w3 P P% n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 ( v! W; W% o/ N6 L3 _) N
和。 / m2 R# m& Z: z( T# }) C2 ]
122=13+109=61+61。共2对3个素数。
8 Q& U$ i5 a6 N122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, " n7 T, A5 `/ U2 U! j' k
103,107,109。共10对孪生素数。
3 }; g! ^4 |2 S4 H8 k+ j* o- ], a1 B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。 ' ~: \0 }& V% h( u5 ?5 c
8 n" ? i* Q/ H3 Vq=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。 / W6 E/ r( E3 t! N4 \& Q. r; L
首项为3,公差为4的3+4K数列为:
; I. a- \3 G4 Q3,7,11,15,19,23,27,31,35,39,43,47,51,55,59,63,67,71,75,79,83,87,91,95,99,103, ; [2 _+ i6 C7 R" d3 L
107,111,115,119,123,127,131。 9 }; d6 z. N% w9 T
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
5 {) m# O6 E. L1 n和。 . F( u! K- J T v m& F
134=3+131=7+127=31+103=67+67。共4对7个素数。
M2 I, r0 S0 p( y4 a" b134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,
* \- t$ v6 J9 f9 r5 u6 c0 F. [103,107,109。共10对孪生素数。 1 ^0 B5 l% y8 F" ?+ M
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。
0 I1 Q2 L7 j/ P- ^$ j: Z! I# \; r$ r, @2 w( ]8 z# o1 b: q- S# Z' [
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。
) ]* q A1 t2 O2 z. \( s首项为1,公差为5的1+5K数列(只列奇数)为: 9 [4 k! x2 Z+ Z/ _: X( r0 \' z
1,11,21,31,41,51,61,71,81,91,101,106,111,121,131,141,151,161,171,181,191,201,
- d3 z5 z/ F; G& g3 @4 X211。 ) l/ x2 s; M+ P
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
+ l# C$ q# F* x/ Q6 g& L9 f# y8 e( Z之和。 6 y+ D2 V0 D# s; Y& |* |7 x
212=31+181=61+151。共2对4个素数。 ' x: T- o/ b3 h, s( 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,
4 y' t j7 ^0 W2 U J103,107,109,137,139,149,151,179,181,191,193,197,199共15对孪生素数。
& J& D, T' W, r7 r5 d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)=
% G) T- `) U4 P6 k& |5。 . u/ R6 Q: r0 o' g8 e+ \( f6 D7 _ T
$ m* {, k, {7 w+ w6 D. R6 N0 Z9 n
结论:. f% t# ]8 s/ d* T. h# }0 t1 {
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^2,6 i! \: n9 ]4 ~
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。 % Q" P* N( {7 z
- z8 ]0 d9 g. I) h
" ^! D7 r* r, U, \' `# q0 a# X' N5 l9 p R) a9 `& J
1 D( g& ?$ }$ M; d: s
* V& u4 `- z; B6 A2 S4 `, ]0 t
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zan
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