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八求素数及其幂的分拆——请帮找出本文的错 倪则均,2015年7月29日。

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发表于 2015-7-29 06:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
(西汉杨雄的《太玄经》上说:“夫物不因不生,不革不成。
故知因而不知革,物失其则;知革而不知因,物失其均。”)
1,种子二分拆的乘法运算规律。
种子二分拆是指将一个p=4k+1形素数,分拆成为二个数的平方和p=x^2+y^2的简称。同样的道理,种子三分拆是指将一个q=8k+3形素数,分拆成为q= 2x^2+y^2的基本形式的简称。种子四分拆是不存在的,因为一个8k+7形素数,既可以分拆成为3x^2+y^2的基本形式,也可以分拆成为2x^2+y^2+z^2的基本形式。
如果p= a^2+b^2和q= c^2+d^2是两个种子二分拆,那么按照所谓的丢番图恒等式其乘积为:pq=(a^2+b^2)(c^2+d^2)=(ac+bd)^2+(bc-ad)^2=(ac-bd)^2+(bc+ad)^2。这就是说pq=(a^2+b^2)(c^2+d^2)乘积既可以表示为:(ac+bd)^2+(bc-ad)^2二个数的平方和,也可以表示为:(ac-bd)^2+(bc+ad)^2二个数的平方和,具有两种不同的二分拆形式。例如5=1+4,13=4+9,那么5×13=1+64=49+16。
显然,如果m=p1p2…pr,是n个4k+1形素数的乘积,由于这r个4k+1形素数,全都可以作出种子二分拆,因此运用丢番图恒等式推算,m应该可以表示为2^(r-1)组,不同形式的二个数的平方和。特别需要注意的是,其中的任何一组中的数,必定全部都是互素的,我们将这种不会出现公因子的分拆,称为本原分拆。本原分拆是一个极其重要的概念,高斯正是由于对于这种本原分拆的无知,所以他的二个平方和分拆的数量公式,会出现那种让人意料不到的离奇错误。
如果p=a^2+b^2,那么对于(2^r)p来说,只有当r=1时,由于2p=2a^2+2b^2=(a^2-2ab+b^2)+(a^2+2ab+b^2)=(a-b)^2+(a+b)^2,使得2p是一个本源二分拆。例如,2×17=9+25,然而当r>1时,(2^r)p的二个平方和分拆,全部都是非本原二分拆。当为奇数时(2^r)p=[2^(r-1)](a-b)^2+[2^(r-1)](a+b)^2,具有公因子[2^(r-1)]。当为偶数时(2^r)p=(2^r)(a-b)^2+(2^r)(a+b)^2,具有公因子2^r。
如果p=a^2+b^2,q是一个4k-1形素数,那么对于(q^r)p来说,,只有当r为偶数时,才有(q^r)p=(q^r)a^2+(q^r)b^2,一种形式的非本原二分拆,其公因子为q^r。然而当r为奇数时,(q^r)p是不能作二平方和分拆的。至此,我们还剩下p^r =(a^2+b^2)^r一种情况的,二个平方和分拆未作介绍了,因为这是我们下面所要着重研究的问题。
2,种子勾股数的生成算法。
种子勾股数是指当p为4k+1形素数时,由p^r所分拆出的两个数平方和,p^r=a^2+b^2如果是互素的,我们称它是一个种子勾股数。我们在“八求素数及其幂的分拆——二平方和如何分成”中,已经证明当r=1时,p=4k+1不仅可以分拆为p=a^2+b^2,而且具有唯一性,所以称其为种子二分拆。其实它们也是互素的,因此p=a^2+b^2还是一个种子勾股数。
当r=2时,如果已知p=a^2+b^2,那么其2次方展开后则为:p^2=(a^2+b^2)^2= a^4+b^4+2(a^2)(b^2)=(a^2-b^2)^2+(2ab)^2。显然,若是运用勾股公式计算,所得到的结果也是完全相同。如果p=a^2+b^2是未知的,那么我们完全可以运用得到p=a^2+b^2的方法,也就是“八求素数及其幂的分拆——二平方和如何分成”中的方法,同样可以得到p^2=(a^2-b^2)^2+(2ab)^2,当然这样的分拆也是唯一的,互素的,所以p^2=(a^2-b^2)^2+(2ab)^2,也是一个种子勾股数。
例如,由于可知5=1+4,那么我们既可以运用勾股公式得到5^2= 3^2+4^2,也可以运用丢番图恒等式的乘法运算得到5^2= 3^2+4^2,更可以运用“八求素数及其幂的分拆——二平方和如何分成”中的根本方法,来得到5^2= 3^2+4^2,当然这是最原始的比较繁琐的方法,也是一种最基本的方法。我们不妨称5=1+4为一级种子勾股数,称5^2=3^2+4^2为二级种子勾股数。
当r=3时,如果已知p=a^2+b^2,立即就有p^3=(pa)^2+(pb)^2,当然这是一个非本原的勾股数。但是我们仍然可以按照“八求素数及其幂的分拆——二平方和如何分成”中的方法,同样可以直接得到p^3=c^2+d^2,当然这样的分拆也是唯一的,互素的,所以p^3=c^2+d^2,也是一个种子勾股数。这就是说,当r=3时,p^3可以有两种二个数的平方和的分拆方法,其中只有一个是本原的,是一个种子勾股数。例如,由于可知5=1+4,那么立即可知5^3=1×25+4×25=25+100,当然这是一个非本原的勾股数。然而,如果我们按照“八求素数及其幂的分拆——二平方和如何分成”中的方法,得到5^3=2^2+11^2,这就是一个本原勾股数,可以称其是一个三级种子勾股数。
当r=4时,如果已知p^2=a^2+b^2,立即就有p^4=(pa)^2+(pb)^2,当然这是一个非本原的勾股数。其实,我们还可以按照勾股公式得到p^4=(a^2-b^2)^2+(2ab)^2,显然这是一个本原勾股数。也就是说,当r=4时,p^4也是只有两种二个数的平方和的分拆方法,其中仍是只有一个是本原的,是一个种子勾股数。例如,由于可知5^2=3^2+4^2,那么立即可知5^4=9×25+16×25,当然这是一个非本原的勾股数。然而,我们还可以按照勾股公式得到5^4=7^2+24^2,显然这是一个本原勾股数,可以称其是一个四级种子勾股数。
按照如此规律,我们应该不难知道,当r为奇数时,p^r可以分拆为(r+1)/2种二个数的平方和,但是其中只有一个是本原的,是一个r级的种子勾股数,而其它的(r-1)/2种,全部都是非本原的,但是它们都有一个低级的,奇种子勾股数夹心。当r为偶数时,p^r可以分拆为r/2种二个数的平方和,但是其中仍然只有一个是本原的,是一个r级的种子勾股数,而其它的(r-2)/2种,全部都是非本原的,它们同样都有一个低级的,偶种子勾股数夹心。
3,一个可以验证公式对错的实例。
冯克勤在他的《平方和》的第36页,给出了一个实例,其本意应该是用来证明,高斯离奇的运用复数的方法,所推导出来的将合数n,分拆为二平方和的数量公式是对的。由于4500=(2×3)^2×5^3,因此冯克勤根据高斯的数量公式给出r2(4500=4×(3+1)=16。然而,如果运用上面我所给出的算法,只能得到4500=14^2+66^2=30^2+60^2二组。即使考虑到可以运用负数,也只有r2(4500=4×(3+1)/2=8,仍然还差一半。
我总觉得碰到这种事情,我们首先要从检查自已着手展开,不能狂妄自大,不能认为错的都是别人,更何况这个别人正是号称数学王子的高斯。然而,我查来查去总查不出我上面的推导有何不妥之处,更别说是错误了。其实,自己找自已的毛病是一件比较困难的事情,请别人来挑自己的毛病,效果可能会大不一样,这大概就是俗话所说的,旁观者清当局者迷吧。所以我真心实意的请求各位网友予以帮助。
如果大家也找不出来,我的这篇文章有何严重错误,那么我们就只好去查高斯了。反正我与高斯之间,至少有一个人的公式是错的,当然我们俩人的公式,可能都是错的,但是决可能都是对的。大家应该都会明白,如果我的公式错了,只是小事一桩,不会引起任何的风浪。若是高斯错了,这可就是一件天翻地覆大事,因为这是高斯将初等问题予以高深化的尝试,。如果高斯的公式错了,那么随后的代数数论,乃至解析数论全部都是错的。
然而,要想读懂高斯的东西,也决不是一件容易之事,因为高斯是一个特别喜欢将普通问题,予以离奇化的专家。许多非常实在的问题,经过了高斯的反复抽象之后,就会将其全部的实质内容全部抽空,弄到后来,可能连得高斯自己都不知道,他到底是在研究什么了!明知山有虎,偏向虎山行。当然我更希望我国的官科,特别是我们的那些院士能站出来反戈一击,若是能得到他们的援助,事情就会好办得多,我不是在与虎谋皮吧?!
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