Difference between revisions 55977 and 55982 on zhwikibooks广义孪生素数猜想是指是否有无穷多个素数<math>p</math>,使得<math>p+2s</math>也是素数,s=1,2,3,....。其内容包括了孪生素数猜想,表兄弟素数猜想,六素数猜想,....。 {{squote|w=50%|存在无穷多个素数''p'',与''p + 2s''都是素数。}} == 孪生素数猜想 == 参见[[孪生素数猜想]] {{squote|w=50%|存在无穷多个素数''p'',与''p + 2''都是素数。}}s=1. === 孪生素数的公式 === 利用素数的判定法则,可以得到以下的结论:“若自然数<math>q</math>与<math>q+2</math>都不能被任何不大于<math>\sqrt{q+2}</math>的素数 (contracted; show full) =='''广义孪生素数猜想等价于哥德巴赫猜想'''== 如果s=1,2,3,4,....。都成立,那么广义孪生素数猜想等价哥德巴赫猜想。 这是因为<math>p</math>+(<math>p+2s</math>)= 2(<math>p+s</math>)=偶数。 ''' == 附三胞胎素数 == 在[[数论]]中,'''三胞胎素数'''(也称为'''三生素数''')是一类由三个连续[[素数]]组成的数组。三胞胎素数的定义类似于[[孪生素数]],它的名字也正是由此而来。 == = 定义 === 正如孪生素数是指差等于2的两个素数,三胞胎素数是指三个连续素数,使得其中最大的一个减去最小一个的差不超过6。事实上,除了最小的两组三胞胎素数:(2, 3, 5) 和 (3, 5, 7),其它的三胞胎素数都是相差达到6的三元数组。除了以上两个特例以外,三胞胎素数分为两类: # A类三胞胎素数,构成为<math>(p, p+2, p+6)</math>,相差2的两个孪生素数在前面,例如:(5,7,11);(11,13,17); (17,19,23);等等。 # B类三胞胎素数,构成为<math>(p, p+4, p+6)</math>,相差2的两个孪生素数在后面,例如:(7,11,13);(13,17,19);(37,41,43);等等。 当素数''p'' 大于3时,可以证明形同<math>(p, p+2, p+4)</math>的数组不可能是三胞胎素数{{cite book | title = ''Prime numbers: a computational perspective''| author =Richard E. Crandall, Carl Pomerance | publisher = Springer, 第二版| year =2005 | isbn =978-0387252827 }}第77页.</ref>。事实上,这三个数对3的模两两不同,所以必然有一个能被3整除。然而这三个数都比3要大,因此一定有一个是3的倍数,从而这个数不是素数。 === 公式 ==⏎ ⏎ = ==== A类三胞胎素数 ==== 为了具体地求一定范围内的A类三胞胎素数,可以利用一下的定理:“若自然数<math>A-2, A, A+4</math>都不能被不大于<math>\sqrt{A+4}</math>的任何素数整除,则<math>A-2, A</math>与<math>A+4</math>都是素数”。 这个定理的证明用到一个简单的事实:如果一个自然数<math>A</math>不能被不大于<math>\sqrt{A}</math>的任何素数整除,则<math>A</math>是素数。 考虑按照从小到大的顺序:2,3,5,……排列的前''k'' 个素数<math>p_{1},p_{2},\dots,p_{k}</math>。解方程: :<math>A=p_{1}m_{1}+b_{1}=p_{2}m_{2}+b_{2}=\dots=p_{k}m_{k}+b_{k} \qquad \qquad \cdots \quad (1)</math> 其中<math>b_{i} \neq 0</math>,<math>b_{i} \neq 2</math>,<math>b_{i} \neq p_{i}-4</math>(保证<math>A-2, A, A+4</math>都不能被任一个素数整除),<math>1 \le b_{i} \le p_{i} - 1</math>。 如果解出<math>A<p^{2}_{k+1}-4</math>,则<math>A-2,A</math>与<math>A+4</math>是一组三胞胎素数。 我们可以把(1)式内容等价转换成为[[同余]]方程组表示: :<math>A \equiv b_1 \pmod{p_1}, \ A \equiv b_2 \pmod{p_2}, \ \cdots,\ A \equiv b_k \pmod{p_k} \qquad \qquad \cdots \quad (2)</math> 由于(2)式的模<math>p_{1}</math>、<math>p_{2}</math>、……、<math>p_{k}</math> 是素数,两两互素,根据[[孙子定理]](中国剩余定理)知,对于给定的<math>b_{1}, b_{2}, \cdots , b_{k}</math>,(2)式在<math>p_{1} p_{2} \cdots p_{k}</math>范围内有唯一解。 ==== A类三胞胎素数的例子 ==== 例如k=2时,<math>A=2m_{1}+1=3m_{2}+1</math>,解得<math>A=7, 13, 19</math>。这三个素数都满足<math>A<p^{2}_{k+1}-4</math>的条件:<math>7, 13, 19<5^2-4</math>,因此,这三个素数所对应的素数组: :7-2,7与7+4; :13-2,13与13+4; :19-2,19与19+4 都是三胞胎素数组。 这样,就求得了区间<math>(5, 5^2)</math>中的全部A类三胞胎素数。 (contracted; show full)! k=4时 !! <math>7m_{4}+1</math> !! <math>7m_{4}+2</math> !! <math>7m_{4}+3</math> !! <math>7m_{4}+6</math> |- | <math>B=2m_{1}+1=3m_{2}+2=5m_{3}+1</math> || 71 || 191 || 101 || 41 |- | <math>B=2m_{1}+1=3m_{2}+2=5m_{3}+2</math> || 197 || 107 || 17 || 167 |}已经求得了区间<math>(11, 11^2)</math>的全部B类三胞胎素数。 仿此下去可以求得给定区域内的全部A类和B类全部三胞胎素数,并且一个不漏地求得。 == = 三胞胎素数猜想 === 有关孪生素数的一个著名猜想是:是否有无穷多个孪生素数?这个问题迄今尚未解决。同样的,有关于三胞胎素数的类似猜想:是否有无穷个三胞胎素数?用三胞胎素数公式的角度,就是以上的(1)(2)(3)(4)四个方程组k值任意大时是否都有小于<math>p_{k+1}^2-4</math> 或 <math>p_{k+1}^2-2</math> 的解。由于三胞胎素数中一定有两个是孪生素数,解决了三胞胎素数猜想也就意味着解决了孪生素数猜想。同时,上面四个公式也把这个问题转入初等数论范围。 =='''两对一起孪生素数-(四胞胎素数)'''== ('''四連素数''')是指一組符合以下形式的[[素数]]{''p'', ''p''+2, ''p''+6, ''p''+8}。上述形式是大於3的四個連續素数出現機率最高的形式。頭幾組四胞胎素数如下 {[[5]], [[7]], [[11]], [[13]]}, {11, 13, [[17]], [[19]]}, {[[101]], [[103]], [[107]], [[109]]}, {[[191]], [[193]], [[197]], [[199]]}, {821, 823, 827, 829}, {1481, 1483, 1487, 1489}, {1871, 1873, 1877, 1879}, {2081, 2083, 2087, 2089}, {3251, 3253, 3257, 3259}, {3461, 3463, 3467, 3469}, {5651, 5653, 5657, 5659}, {9431, 9433, 9437, 9439} 。 四胞胎素数中有包括二組連續的[[孪生素数]]及二組互相重疊的[[三胞胎素数]](同时A类与B类)。 目前還不確定是否存在無限組四胞胎素数,若四胞胎素数有無限組,也就可推得了[[孪生素数猜想]],不過根據现有的知識推測,孪生素数可能有無限組,但四胞胎素数可能只有有限組。 === 四生素数的公式 === 有一条定理:“若自然数S-4,S-2,S+2,S+4都不能被不大于<math>\sqrt{S+4}</math>任何素数整除,则S-4,S-2,S+2,S+4都是一组10以内的四生素数,称为四胞胎素数组”。这是根据[[素数判定法则]],“若自然数n不能被不大于<math>\sqrt{n}</math>任何素数整除,则n是一个素数。《代数学辞典》259页,上海教育出版社1985年屉部贞市朗著【日】 这句话可以用公式表达: <math>S=p_{1}m_{1}+a_{1}=p_{2}m_{2}+a_{2}=\dots=p_{k}m_{k}+a_{k}</math>。(1) (contracted; show full)|- | <math>S=2m_{1}+1=3m_{2}=5m_{3}=7m_{4}+1</math>= || 1485 || 1695 || 2115 || 225 || 435 || 855 || 1275 |- | <math>S=2m_{1}+1=3m_{2}=5m_{3}=7m_{4}+6</math>= || 825 || 1035 || 1455 || 1875 || 2085 || 195 || 615 |}求得了(13,13²)区间的全部解。s<<math>p^{2}_{6}-4</math>=13²-4=165的解只有105. 仿此下去,可以一个不漏地求得全部四胞胎素数组。 == = 四胞胎素数猜想 === 是否有无穷组四胞胎素数?这就是四胞胎素数猜想。也就是k值任意大(1)和(2)式都有小于<math>p^{2}_{k+1}-4</math>的解。证明(1)和(2)是一个初等数论问题。 证明了四胞胎素数有无穷多,也就证明了有无穷多对孪生素数和无穷多组三胞胎素数。如果四胞胎素数是有限的,并不能说明孪生素数是有限的。 == 参考文献 == #《一万个世界之谜》湖北少儿出版社,梁宗巨主编。 #《谈谈素数表达式》【中等数学】1999年2期; #《关于一个寻找素数方法的理论依据》【中等数学】2003年4期; #《孪生质数公式》【中等数学】2000年1期。 All content in the above text box is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike license Version 4 and was originally sourced from https://zh.wikibooks.org/w/index.php?diff=prev&oldid=55982.
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