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什麽是哥德巴赫猜想?

哥德巴赫猜想

哥德巴赫是德國壹位中學教師,也是壹位著名的數學家,公元1742年6月7日哥德巴赫(Goldbach)寫信給當時的大數學家歐拉(Euler),提出了以下的猜想:

(a) 任何壹個>=6之偶數,都可以表示成兩個奇質數之和。

(b) 任何壹個>=9之奇數,都可以表示成三個奇質數之和。

這道著名的數學難題引起了世界上成千上萬數學家的註意。200年過去了,沒有人證明它。到了20世紀20年代,才有人開始向它靠近。1920年,挪威數學家布爵用壹種古老的篩選法證明,得出了壹個結論:每壹個比6大的偶數都可以表示為(9+9)。這種縮小包圍圈的辦法很管用,科學家們於是從(9十9)開始,逐步減少每個數裏所含質數因子的個數,直到最後使每個數裏都是壹個質數為止,這樣就證明了“哥德巴赫猜想”。

目前最佳的結果是中國數學家陳景潤於1966年證明的,稱為陳氏定理(Chen's Theorem) 。“任何充份大的偶數都是壹個質數與壹個自然數之和,而後者僅僅是兩個質數的乘積。” 通常都簡稱這個結果為大偶數可表示為 “1 + 2 ”的形式。

在陳景潤之前,關於偶數可表示為 s個質數的乘積 與t個質數的乘積之和(簡稱“s + t ”問題)之進展情況如下:

1920年,挪威的布朗(Brun)證明了 “9 + 9 ”。

1924年,德國的拉特馬赫(Rademacher)證明了“7 + 7 ”。

1932年,英國的埃斯特曼(Estermann)證明了 “6 + 6 ”。

1937年,意大利的蕾西(Ricei)先後證明了“5 + 7 ”, “4 + 9 ”, “3 + 15 ”和“2 + 366 ”。

1938年,蘇聯的布赫 夕太勃(Byxwrao)證明了“5 + 5 ”。

1940年,蘇聯的布赫 夕太勃(Byxwrao)證明了 “4 + 4 ”。

1948年,匈牙利的瑞尼(Renyi)證明了“1 + c ”,其中c是壹很大的自然數。

1956年,中國的王元證明了 “3 + 4 ”。

1957年,中國的王元先後證明了 “3 + 3 ”和 “2 + 3 ”。

1962年,中國的潘承洞和蘇聯的巴爾巴恩(BapoaH)證明了 “1 + 5 ”, 中國的王元證明了“1 + 4 ”。

1965年,蘇聯的布赫 夕太勃(Byxwrao)和小維諾格拉多夫(BHHopappB),及 意大利的朋比利(Bombieri)證明了“1 + 3 ”。

1966年,中國的陳景潤證明了 “1 + 2 ”。

而1+1,這個哥德巴赫猜想中的最難問題,還有待解決。

中國對哥德巴赫猜想“{1+1}”的最新貢獻:

------------哥德巴赫猜想解的優化公式,證明有解

......數論書上介紹的哥德巴赫猜想求解公式,如下:

r(N)為將偶數N表示為兩個素數之和的表示法個數:

``````````p-1`````````1`````````N

r(N)~2∏——∏(1- ————)————..............(1)

..........P-2.......(P-1)^2..(lnN)^2

....P>2,P|N...P>2

利用“素數定理和篩法公式”的關系式

``1```````1``(P-1)^2

————~—∏————............(2)

(lnN)^2...4...P^2

得到哥德巴赫猜想的解的2次篩法公式,如下:

`````````p-1```N```P-2```N```p-1```P-2```P-1

r(N)~(∏——)(—∏——)=—∏——∏——∏——

.........P-2...2....P....2...P-2...P-1....P

....P>2,P|N.....P>2.....P>2,P|N...P>2...P>2

其中,第1項的P為偶數的素因子,其他項的P為偶數開方數內的奇素數,

篩法公式將偶數開方數內的奇素數也篩除掉了,即偶數內,

起頭區和結尾區內的哥解被排除在公式外了。r(N)只等於中間主體區的哥解。

求解公式的優化方法:優化第二項∏。第二項∏展開,,如下:

為了清晰,假定“最大P為31”,同樣,可推導到任意大。

``P-2````1``3``5``9``11`15`17`19`21`27`29

∏——== -·-·-·-·--·-·-·-·-·-·-

..P-1....2..4..6.10..12.16.18.20.22.28.30

.P>2......... 第二項∏,稱為“2次篩留系數”

將上面公式的分子左移壹位。末項分子則為“1”。

``P-2````````3``5``9`11`15`17`19`21`27`29``1

∏——====== -·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-

..P-1........2..4..6.10.12.16.18.20.22.28.30

“素數的篩留系數”等於公式的第三項∏的(1/2),如下:

``P-1````````1``2``4``6``10`12`16`18`22`28`30

∏—— ======-·-·-·-·--·-·-·-·-·-·-

...P.........2..3..5..7..11.13.17.19.23.29.31

`````````````````````````````````2次篩留系數

2次篩留系數==素數的篩留系數·————————

..............................素數的篩留系數

``P-2``(`P-1`)`6``15`45`77````23(29-2)``29^2`````31``1

∏——=(∏—-)·-·-·-·-·.·————·———·—·—

..P-1..(...P.).2..8..24.60....(23-1)^2..(29-1)^2.30..30

把2次篩留系數各項分數對應的分母素數的素數符號改寫為“D”

``P-2``(`P-1`)``(````(D-2)P``)``31``1

∏——=(∏—-)·(∏—————)·—·—

..P-1..(...P.)..(..(D-1)(P-1))..30..30

“素數的篩留系數”,公式的分子左移壹位。如下:

``P-1````````2``4``6``10`12`16`18`22`28`30``1

∏—— ======-·-·-·-·--·-·-·-·-·-·-

...P.........2..3..5..7..11.13.17.19.23.29.31

由篩法公式知,兩個篩留系數對應的偶數略大於分母最大素數的平方。

取最接近偶數值的“K·K==31·31”分別代入兩個篩留系數。

“素數的篩留部份數”,如下:

````P-1```````2``4``6``10`12`16`18`22`28`30`31

K∏—— ======-·-·-·-·--·-·-·-·-·-·-->>1

.....P........2..3..5..7..11.13.17.19.23.29.31

“2次篩留部份數”,如下:

```P-2``(`P-1`)``(````(D-2)P``)``31``31

K∏——=(∏—-)·(∏—————)·—·—>>1

...P-1..(...P.)..(..(D-1)(P-1))..30..30

已知:偶數的素因子“P”的參數項如下:

``P-1`

∏—— >1

..P-2

將上面三個分項公式相乘,就是哥德巴赫猜想主體解,

優化公式為三個大於1的參數相乘,大於1。

哥德巴赫猜想的解等於主體解加首尾解。

哥德巴赫猜想主體解大於1,等於哥德巴赫猜想的解大於1。

解大於1,證明哥德巴赫猜想成立。

青島 王新宇

2005.1.15

-------------簡介哥德巴赫猜想解的公式

`````哥德巴赫猜想就是:每個大於4的偶數都是2個素數之和。

例如:6=3+3,8=3+5,10=3+7=5+5,12=5+7,14=3+11=7+7,……。

```偶數的對稱素數就是:“不大於該偶數且對稱於該偶數正中間數

的素數。”對稱素數就是符合哥德巴赫猜想的素數。

哥德巴赫猜想的證明,就是要證明“偶數內對稱素數的個數不小於1”。

先介紹用篩法找出偶數內對稱素數的方法。

篩法:是把包含在數中的數有選擇條件的去掉壹些,留下壹些。

雙篩法:把包含在偶數中的數從中間對折,分前半截,後半截:上,下二行。

中間數起往大的數篩(正向篩)。中間數起往小的數篩(反向篩)。

上行,下行刪除壹個素數的所有倍數(稱為篩該數)

篩時,上,下同時篩(不論篩上,篩下;有篩數就篩上,下壹對數)

用偶數開方內所有素數壹壹篩過後,剩下的數為對稱素數。即G(x)

對給的偶數,只考察其中的奇數,

例1: 對0到44間的數。

刪去偶數,留得44·(1/2)=22個奇數,

對21,19,17,15,13,11,9, 7, 5, 3, 1。 每3個刪去第1對,

對23,25,27,29,31,33,35,37,39,41,43。 每3個刪去第3對,

留得8個對稱的數,

對19,13, 7,1 每5個刪去第4對,

對25,31,37,43每5個刪去第1對,

留得4個對稱的數22-15=7,22+15=37,22-9=13,22+9=31

公式:

``````````1```1````3

G(44)=44·--·--·---≈4個,

..........2...3....5

表示44約有4個對稱的素數7,37,13,31 。

例2: 對0到124間的數。刪去偶數,得62個奇數,

對61,59,57,55,...,3,1 , 每3個刪去第3對,

對63,65,67,69,.. ,121,123, 每3個刪去第1對,

剩下124·(1/2)·(3-2)/3≈20個,

對59,53,47,41,35,....,11, 5 , 每5個刪去第5對,

對65,71,77,83,89,...,113,119, 每5個刪去第1對,

剩下124·(1/2)·(3-2)/3·(5-2)/5≈12個,

對53,47,41, 23, 17, 11, 每7個刪去第()對,

對71,77,83,101,107,113, 每7個刪去第2對,

剩下 10個

``````1```3-2```5-2```7-1

124·--·----·----·----≈10個

......2...3.....5.....7

即;124有10個對稱的素數

53,71,41,83,11,113,17,107,23,101.

哥德巴赫猜想的解的表達式;

````````1`` 3-r3` 5-r5` 7-r7` 11-r11```````P-rP````` p-rp

G(x)=x·--·----·----·----·------·...·----·..·-----

........2....3.....5....7......11...........P....... p

表示x大約有G(x)個對稱素數。與開方數內的素數對稱的素數沒計入。

其中:P表示不大於x開方數的諸素數,p為P中的最大的素數。

(註意rP的P是下角標 , 不是數) r3,r5,...rp為對應於P的刪除比例,

x 素因子的素數,選1; 非x素因子的素數, 選2 ;

大素數時,應按實際的刪除系數代入(有底限)。

```“大偶數時,解的表達式能用嗎?”。我的答復是:

“大偶數時,解的表達式不能和小偶數壹樣簡單。

但是,有大於壹的底限解是正確無疑地,可以用下述方法證明。”

假若大偶數開方數以內,所有的奇數和偶素數“2”都參入篩除,

即:取每壹個奇合數,每壹個奇合數減壹,每壹個素數,每壹個素數減壹,

以及“2”,做為分數的分母,取對應分數項的分子等於該項的分母減壹,

這壹極限篩除,仍有大於“1”的解數。

舉例如下:偶數取1000000,其開方數內最大奇數為999。

````````````````````998``997``996```````5``4``3``2``1``1

G(1000000)=1000000·---·---·---·...·-·-·-·-·-·-

....................999..998..997.......6..5..4..3..2..2

將分子各項右移兩位,每壹項分數都大於壹,大於壹的眾數的乘積數,仍大於壹,

>1000000/(999·998)=1.003..=大於“1”的解

其他偶數極限超篩除時,同樣有大於“1”的解 。

素數比合數少。只有少部分的數參入篩除,

少篩除了數,剩余數自然變大了。所以解大於壹.

公式的解的是增函數, 只多不少。證明了哥德巴赫猜想成立。

```把哥德巴赫猜想的解的表達式改寫;∏ 是各項連乘的運算符號

````````1`` 3-r3` 5-r5` 7-r7` 11-r11```````P-rP````` p-rp

G(x)=x·--·----·----·----·------·...·----·..·-----

........2....3.....5....7......11...........P....... p

把解的表達式中除了(1/2)壹項,把分子為(P-1)的數改為

(P-2)·{(P-1)/(P-2)},並把大括號數往前集中到第壹個連乘運算式內.

把分子為(P-2)的數集中到後面的連乘運算式內

通過自然對數平方數的倒數與素數篩除系數的關系式

``1```````1``(P-1)^2 {1``2``4``6``10```P-rP``` p-rp}^2

————~—∏———={-·-·-·-·-·..·—...·---}

(lnN)^2...4...P^2....{2..3..5..7..11 ...P.......p..}

變換公式為連乘運算符號方式,變換公式為含平方數的方式,

````````1`` 3-r3` 5-r5` 7-r7` 11-r11```````P-rP````` p-rp

G(x)=x·--·----·----·----·------·...·----·..·-----

........2....3.....5....7......11...........P....... p

```````p-1`````x```P-2

====(∏——)·(—∏——)

.......P-2.....2....P

....P>2,P|N...P>2

```````p-1````x````(P-2)P````(P-1)^2

====(∏——)·—∏(————·---——)

.......P-2....2....(P-1)^2....P^2

```````p-1````x```P^2-2P+1-1```(P-1)^2

====(∏——)·—∏———----∏---——

.......P-2....2....(P-1)^2......P^2

```````p-1````x```(P-1)^2-1```(P-1)^2

====(∏——)·—∏———----∏---——

.......P-2....2....(P-1)^2......P^2

```````p-1````x``````````1````````4

====(∏——)·—∏(1- ——---)·---——

.......P-2....2.......(P-1)^2...(lnx)^2

```````p-1````````````1````````x

====2∏——·∏(1- ——---)·---——

.......P-2.........(P-1)^2...(lnx)^2

....P>2,P|N...P>2

其中,首∏的P是偶數的素因子的素數,後面的P表示素數集合中,

不大於開方數的素數;“·”表示相乘,∏表示各項連續乘,

“x/2”表示偶數中奇數的個數,可稱為“內含奇數”。

P|x表示素數集合中,可整除x的素數的集合,可稱為“素因子”。

P>2表示素數集合中,不包含“2”,可稱為“奇素數”。

.....公式就是數論書上介紹的哥德巴赫猜想求解公式,如下:

r(N)為將偶數N表示為兩個素數之和的表示法個數:

``````````p-1`````````1`````````N

r(N)~2∏——∏(1- ————)————..............(1)

..........P-2.......(P-1)^2..(lnN)^2

....P>2,P|N...P>2

利用“素數定理和篩法公式”的關系式

``1```````1``(P-1)^2

————~—∏————............(2)

(lnN)^2...4...P^2

得到哥德巴赫猜想的解的2次篩法公式,如下:

`````````p-1```N```P-2```N```p-1```P-2```P-1

r(N)~(∏——)(—∏——)=—∏——∏——∏——

.........P-2...2....P....2...P-2...P-1....P

....P>2,P|N.....P>2.....P>2,P|N...P>2...P>2

其中,第1項的P為偶數的素因子,其他項的P為偶數開方數內的奇素數,

篩法公式將偶數開方數內的奇素數也篩除掉了,即偶數內,

起頭區和結尾區內的哥解被排除在公式外了。r(N)只等於中間主體區的哥解。

求解公式的優化方法:優化第二項∏。第二項∏展開,,如下:

``P-2````1``3``5``9``11`15`17`19`21`27`29`````最大P-2

∏——== -·-·-·-·--·-·-·-·-·-·-....·-------

..P-1....2..4..6.10..12.16.18.20.22.28.30......最大P-1.

.P>2......... 第二項∏,稱為“2次篩留系數”

將上面公式的分子左移壹位。末項分子則為“1”。

``P-2````````3``5``9`11`15`17`19`21`27`29``````````1

∏——====== -·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-..·-------

..P-1........2..4..6.10.12.16.18.20.22.28.30....最大P-1.

“素數的篩留系數”等於公式的第三項∏的(1/2),如下:

``P-1````````1``2``4``6``10`12`16`18`22`28`30````最大P-1

∏—— ======-·-·-·-·--·-·-·-·-·-·-..·-------

...P.........2..3..5..7..11.13.17.19.23.29.31....最大P

`````````````````````````````````2次篩留系數

2次篩留系數==素數的篩留系數·————————

..............................素數的篩留系數

``P-2``(`P-1`)`6``15`45`77````23(29-2)``29^2`````31``1 `````1

∏——=(∏—-)·-·-·-·-·.·————·———·—·—.·-----

..P-1..(...P.).2..8..24.60....(23-1)^2..(29-1)^2.30..30 ...最大P

把2次篩留系數各項分數對應的分母素數的素數符號改寫為“D”

``P-2``(`P-1`)``(````(D-2)P``)``31``1``````````1

∏——=(∏—-)·(∏—————)·—·—...·--------------------

..P-1..(...P.)..(..(D-1)(P-1))..30..30 ..小於開方數最大素數的數

“素數的篩留系數”,公式的分子左移壹位。如下:

``P-1````````2``4``6``10`12`16`18`22`28`30``1``````````1

∏—— ======-·-·-·-·--·-·-·-·-·-·-..·----------------

...P.........2..3..5..7..11.13.17.19.23.29.31.. 開方數內最大素數

由篩法公式知,兩個篩留系數對應的偶數略大於分母最大素數的平方。

取最接近偶數值的“K·K==31·31”分別代入兩個篩留系數。

“素數的篩留部份數”,如下:

````P-1``2``4``6``10`12`16`18`22`28`30`31``偶數的開方數

K∏——==-·-·-·-·--·-·-·-·-·-·-=---------------->>1

.....P...2..3..5..7..11.13.17.19.23.29.31..小於開方數的素數

“2次篩留部份數”,如下:

```P-2``(`P-1`)``(````(D-2)P``)``31``31``偶數的開方數

K∏——=(∏—-)·(∏—————)·—·—==--------------->>1

...P-1..(...P.)..(..(D-1)(P-1))..30..30 ..小於開方數的數

已知:偶數的素因子“P”的參數項如下:

``P-1`

∏—— >1

..P-2

將上面三個分項公式相乘,就是哥德巴赫猜想主體解,

優化公式為三個大於1的參數相乘,大於1。

哥德巴赫猜想的解等於主體解加首尾解。

哥德巴赫猜想主體解大於1,等於哥德巴赫猜想的解大於1。

解大於1,證明哥德巴赫猜想成立。

哥德巴赫猜想的解中的主體解,首尾解。舉例如下:

實際解```偶數=(P·P+1),實際解個數,公式解G(N),

3,7,5`````````````````````````(10)```(3)..1.5對

3,23,7,13,19``````````````````(26)```(5)..2.5對

3,47,7,43,13,37,19,31,````````(50)```(8)..4..對

...................10的平方線.......

13.19,43.61.79.103.109,......(122)...(7)......7

..3,..7,.13|19,151,31.139.

167,163,157|43.127.61.109.67.103.97.73

首尾解.....|主體解............(170)..(12)....12

..7,.13,|.19,.61,.63,.79,.97,109,127,139,

283.277.|271.229.227.211.193.181.163.151

首尾解..|主體解...............(290)..(16)....16

3,353,11,349,13,347,首尾解|主體解

23.,337,29.,331,37.,313,43.,317,47.,313,

103,257,109,251,139,223,149,211,(360).(18)...18

..3,.13.|.31.79,139.151.163,181.

359.349.|331.283.223.211.199,181.

首尾解..|主體解................(362)..(12)

..7.|.31,.43,.67,.97,109.151.157.163.181.193.199.223.

523.|499.487.463.433.421.379.373.367.349.337.331.307..

首尾|主體解...................(530)..(24).....24.

3,839,13,829,19,823,首尾解|主體解

.31.811,.73,769,103.739.109.733.151.691.661.

181.643,199,631.211.619,223.613,229,601.241,

571,271,503,409,463.379,433,409,

..............................(842)..(30).....28