Difference between revisions 78844 and 79135 on zhwikibooks== 1+1 == 大于第一个素数<math>p_{1}^{1}+1</math>,即“2”的一次方加1的偶数(即大于<math>2+1=3</math>的偶数)都是一个素数加上另外一个素数之和。 例如4=2+2, 6=3+3, 8=3+5, ....。就是哥德巴赫猜想。或者{{quote| 当所有[[整数]]<math>N>3</math>时,是否必然存在<math>X</math>, :<math>N+X </math>与<math>N-X </math>都是素数-哥德巴赫猜想. }}因为偶数2N=(N+X)+(N-X). === 架构2000年前的古希腊数学家埃拉特斯特尼创造了一种筛法,可以求得给定一个自然数以内的所有素数,只要在2—n内筛去不大于<math>\sqrt{n}</math>的素数的倍数,剩下的就是素数。 === 素数的埃拉特斯特尼筛法公式 === 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。 (这句话本身就是一个公式。这个公式可以一个不漏地产生所有素数,而不会混入一个合数)。 可以把上面的汉字内容等价转换成为英语字母表示: <math>n=p_{1}m_{1}+a_{1}=p_{2}m_{2}+a_{2}=\dots=p_{k}m_{k}+a_{k}.</math>(1) (contracted; show full) |} |}求得了(7,<math>7^{2}</math>)区间的全部素数。 仿此下去可以求得任意大的数以内的全部素数。并且一个不漏地求得。 对于所有可能的<math>a_{1}, a_{2} \cdot , a_{k}</math>值,(1)和(2)式在<math>p_{1}</math><math>p_{2}</math>...<math>p_{k}</math>范围内, 有(<math>p_{1}-1</math>)(<math>p_{2}-1</math>)(<math>p_{3}-1</math>)...(<math>p_{k}-1</math>) 个解。 '''(1)式(2)式与哥德巴赫猜想的合理框架''' 怎样使得两个自然数相加和相减都成为素数,即N+X成为素数,N-X也是素数。 根据除法算式定理:“给定正整数a和b,b≠0,存在唯一整数q和r(0≤r<b),使a=bq+r”。 再根据同余定理:“每一整数恰与0,1,2,3,...,m-1中一数同余(mod m)”。 所以,任给一个自然数N(N>4),都可以唯一表示成为: <math>N=p_{1}m_{1}+e_{1}=p_{2}m_{2}+e_{2}=\dots=p_{k}m_{k}+e_{k}.</math>(3) 其中 <math>p_{1},p_{2},\dots,p_{k}</math>表示顺序素数2,3,5,....。<math>e_{i}=0,1,2,...,P_{i}-1</math>。 <math>\frac{p^{2}_{k}}{2}</math> < N < <math>\frac{p^{2}_{k+1}}{2}</math> 现在问,是否存在X, <math>X=p_{1}h_{1}+f_{1}=p_{2}h_{2}+f_{2}=\dots=p_{k}h_{k}+f_{k}.</math>(4) <math>f_{i}</math>≠<math>e_{i}</math>, <math>f_{i}</math>≠<math>p_{i}-e_{i}</math>。 如果X<N-2,则N+X与N-X都是素数,因为它们符合(1)(2)式。 === 範例 === 設N=20,<math>20=2m_{1}+0=3m_{2}+2=5m_{5}+0</math>; <math>\frac{5^{2}}{2}</math> < 20 < <math>\frac{7^{2}}{2}</math> <math>e_{1}=0</math>,<math>e_{2}=2</math>,<math>e_{3}=0</math>. {| class="wikitable" |- ! 构造x !! <math>5h_{3}+1</math> !! <math>5h_{3}+2</math> !!<math>5h_{3}+3</math> !! <math>5h_{3}+4</math> |- | <math>X=2h_{1}+1=3h_{2}+0=</math> || 21 || 27 || 3 || 9 |- | <math>f_{i}</math>≠<math>e_{i}</math>,<math>f_{i}</math>≠<math>p_{i}-e_{i}</math> || <math>f_{1}=1</math>,<math>f_{2}=0</math>,<math>f_{3}=1</math>. || <math>f_{1}=1</math>,<math>f_{2}=0</math>,<math>f_{3}=2</math>. || <math>f_{1}=1</math>,<math>f_{2}=0</math>,<math>f_{3}=3</math>. || <math>f_{1}=1</math>,<math>f_{2}=0</math>,<math>f_{3}=4</math>. |} 四个解是:21,27,3,9。小于N-2的X有3和9,我们得知,20+3与20-3是一对素数;20+9与20-9是一对素数。 这就是利用素数判定法则:最小剩余不为零,并且<math>N+X<P^{2}_{k+1}</math>,则N+X与N-X是一对素数。 因为'''(N+X)+(N-X)=2N。这就是著名的哥德巴赫猜想猜想''', '''我们需要证明(4)式必然有小于N-2的解,尽管我们现在不能证明它'''。 埃拉托斯特尼筛法的普遍公式已经为哥德巴赫猜想提供了合理框架,并且把问题转入到初等数论范围。 顺便补充一句,(N+X)+(N-X)=2N是一种一维对称(群,伽逻华20岁死于决斗,他留下的思想“群”是将万物绑在一起的粘合剂,对称无所不在,例如镜面对称是二维对称。) == 1+2 == 大于第二个素数“3”的二次方加1的偶数(即大于<math>3^{2}+1=10</math>的偶数)都是一个素数加上两个素数乘积之和。 例如:12=3+3×3, 14=5+3×3, 16=7+3×3, 18=3+3×5, ....。简称1+2。 小于14的偶数不能表示成为1+2.。1+2比1+1难度大,这是因为在一个给定数值中,两个素数乘积的合数比素数少,例如100以内有24个奇素数,只有19个两个奇素数乘积合数9,15,21,25,33,35,39,49,51,55,57,65,69,77,85,87,91,93,95。 == 1+3 == 大于第三个素数“5”的三次方加1的偶数(即大于<math>5^{3}+1=126</math>的偶数)都是一个素数加上三个素数乘积之和。 例如:128=3+5×5×5=53+3×5×5, 130=5+5×5×5=103+3×3×3 ,...。简称1+3。 小于128的偶数有一些不能表示1+3.。例如,2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,36,42,54,60,72,90,96,102,108,114,120,126。 1+3比1+2难度大,因为在一个给定数值中,三个素数乘积的合数比两个素数乘积的合数少,例如,100以内有19个两个素数乘积的合数,只有5个三个素数乘积的合数27,45,63,75,99.。 == 1+4 == 大于第四个素数“7”的四次方加1的偶数(即大于<math>7^{4}+1=2042</math>的偶数)都是一个素数加上四个素数乘积之和。 小于2044的偶数有一些不能表示成为1+4.例如:2,4,6,8,....,82,90,96,102,....。 1+4比1+3更加困难。 == 1+n == 大于第n个素数“<math>p_{n}</math>” 的n次方加1的偶数(即大于<math>p_{n}^{n}+1</math>的偶数)都是一个素数加上n个素数乘积之和。 == 困难程度 == 1+1<1+2<1+3<1+4<...。==[[黎曼猜想]]的[[素数公式]]与[[埃拉托斯特尼筛法]]关系== 参见《素数之恋》第100页德比希尔著。 <math>\zeta (s) = \sum^{\infin}_{n=1} { 1 \over {n^s}}</math> : <math> \zeta(s) = \frac{1}{1^s} + \frac{1}{2^s} + \frac{1}{3^s} + \frac{1}{4^s} + \cdots </math> 。(5) 在等号两边乘以<math>\frac{1}{2^s}</math>,由幂运算规则得到。 <math>\frac{1}{2^s} \zeta(s) = \frac{1}{2^s} + \frac{1}{4^s} + \frac{1}{6^s} + \frac{1}{8^s} + \cdots </math>。(6) 我们从第(6)式子减去第二个式子,在左边我有一个<math> \zeta(s)</math>. 又有它的<math>\frac{1}{2^s}</math>,做减法得: (<math>1-\frac{1}{2^s}</math>)<math> \zeta(s) =1+ \frac{1}{3^s} + \frac{1}{5^s} + \frac{1}{7^s} + \frac{1}{9^s} + \frac{1}{11^s} + \frac{1}{13^s} + \frac{1}{15^s}+\cdots </math>。(7) 这个减法从那个无穷和中去掉了所有偶数项。 现在我们在等号两边乘以<math>\frac{1}{3^s}</math>,而3是右边第一个还没有去掉的数: <math>\frac{1}{3^s}</math>(<math>1-\frac{1}{2^s} </math>)<math>\zeta(s) = \frac{1}{3^s} + \frac{1}{9^s} + \frac{1}{15^s} + \frac{1}{21^s} + \frac{1}{27^s} + \frac{1}{33^s} + \frac{1}{39^s} +\cdots </math>。(8) 我们再做减法得: (<math>1-\frac{1}{3^s}</math>)(<math>1-\frac{1}{2^s}</math>)<math> \zeta(s) =1+ \frac{1}{5^s} + \frac{1}{7^s} + \frac{1}{11^s} + \frac{1}{13^s} + \frac{1}{17^s} + \frac{1}{19^s} + \frac{1}{23^s}+\cdots </math>。(9) 3的所有倍数都从那个无穷和中消失了,右边还有第一个没有被去掉的数是5,如果我们两边都乘以<math>\frac{1}{5^s}</math>,结果是: <math>\frac{1}{5^s}</math>(<math>1-\frac{1}{3^s}</math>)(<math>1-\frac{1}{2^s}</math>)<math> \zeta(s) = \frac{1}{5^s} + \frac{1}{25^s} + \frac{1}{35^s} + \frac{1}{55^s} + \frac{1}{65^s} + \frac{1}{85^s} + \frac{1}{95^s}+\cdots </math>。(10) 从前面那个式子减去这个式子得: (<math>1-\frac{1}{5^s}</math>)(<math>1-\frac{1}{3^s}</math>)(<math>1-\frac{1}{2^s}</math>)<math> \zeta(s) = 1+\frac{1}{7^s} + \frac{1}{11^s} + \frac{1}{13^s} + \frac{1}{17^s} + \frac{1}{19^s} + \frac{1}{23^s} + \frac{1}{29^s}+\cdots </math>。(11) 我们继续下去,对于大于1的任意s,左边对每一个带括号的表达式,并向右边一直继续下去,对这个式子的两边都依次逐个除以这些括号,我们得到: :<math>\zeta(s) = \prod_{p} \frac{1}{1-p^{-s}}</math> =<math> \frac{1}{1-2^{-s}}\cdot\frac{1}{1-3^{-s}}\cdot\frac{1}{1-5^{-s}}\cdot\frac{1}{1-7^{-s}}\cdot\frac{1}{1-11^{-s}} \cdots \frac{1}{1-p^{-s}} \cdots.</math>。(12) (5)=(12) 说明黎曼猜想不是凭空产生的,而是来源与埃拉特斯特尼筛法。⏎ ⏎ ⏎ == 参见== *[[孙子定理]] *[[双生质数]] *[[哥德巴赫猜想]] == 参考文献 == # 哥德巴赫猜想传奇(中华传奇)1999年3期--王晓明参见《素数之恋》第100页德比希尔著 # 《谈谈素数表达式》【中等数学】1999年2期--吴振奎教授 # 《关于一个寻找素数方法的理论依据》【中等数学】2001年4期--陈志云教授 #《从台尔曼公式谈起》【中等数学】2002年5期--王晓明教授。 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=79135.
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