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发表于 2023-4-5 08:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 兼听明偏听暗 于 2023-10-31 01:18 编辑

概述
哥德巴赫猜想,是说:大于等于6的偶数,可分解成两个奇素数之和,
用数学式表示: 2N=P+Q  , N≥3, P、Q是素数
反过来说: 两个奇素数之和,能表示成大于等于6的所有偶数。

解决哥德巴赫猜想,用到:1、长度概念,2、连表的性质,3、素数的表示方法,4、勃兰特.且比雪夫(数论)定理,5、双长单长定理。

总体思路:哥德巴赫猜想是长度上的一个点。

一、长度概念:
1、绝对哥猜长
偶数6,到偶数10的长度是(10-6)/2=2、
偶数8,到偶数14的长度是(14-8)/2=3、
偶数10,到偶数14的长度是(14-10)/2=2。
用2N表示偶数,从偶数6,到2N的偶数长度是(2N-6)/2=N-3,
这个长度称N的绝对哥猜长。
2、绝对双长
在绝对哥猜长概念里,加两个条件:
a、两个奇素数P、Q≤2N,
b、从偶数6开始,能够连续地表示成两个奇素数之和,
满足上面条件,保证了有一个最大的偶数,使得2(N+I)=P+Q成立,
那么偶数6,到偶数2(N+I)的长度是:
        (2(N+I)-6)/2=N+I-3
这个长度称N的绝对双长。
3、绝对单长
单长是个统计数据,小于等于N的最大素数,如果是2W+1,有:
        (2(N+W)-6)/2=N+W-3
这个长度称N的绝对单长。
 楼主| 发表于 2023-4-5 08:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 兼听明偏听暗 于 2023-10-19 07:25 编辑

理解了绝对长度概念,很容易理解相对长度的概念
1、相对哥猜长
    (2N-6)/2-(N-3)=0
这个长度0,称N的相对哥猜长,即大于等于3的自然数相对哥猜长是0。
2、相对双长
     ( N+I-3)-(N-3)=I
这个长度用大写字母I表示,称N的相对双长。
3、相对单长
     (N+W-3)-(N-3)=W
这个长度用大写字母W表示,称N的相对单长。

下文没有特别提示,指的都是相对长度,而不是绝对长度,
原因是:长度从偶数2N开始计算,比从偶数6开始计算的长度,容易寻找到规律,且减少了大量的重复计算。

计算很多的双长、单长,您会发现:
1、N的双长在I∈[W ,N-1]范围,
2、N的双长始终大于或等于N的单长,即:I≥W。
如此这般,就把哥德巴赫猜想问题变成不等式问题,此结论要比哥德巴赫猜想强一些,或哥德巴赫猜想是此结论的推论。

现在看来,双长,不容易找出规律,而单长是双长假定开始计算的长度,比较容易找出规律,因哥猜要求:2N中的N≥3,
而奇素数P,Q要满足P≤N,所以单长始终存在。
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 楼主| 发表于 2023-4-5 08:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 兼听明偏听暗 于 2023-9-20 13:07 编辑

自然数N、双长I、单长W的表格:
N   3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18
I     2、3、2、3、6、5、6、  9、  8、  9、  8、  7、  6、11、10、 9
W   1、1、2、2、3、3、3、  3、  5、  5、  6、  6、  6  、6、  8、 8

它们在数轴上的位置:  
----0-------------------------N------N+W-----------N+I-----2N---->
N的双长取值范围:I∈[W ,N-1]。

下面是些枯燥无味的定理、定义、证明等,想明白哥德巴赫猜想如何证明的,请细读。
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 楼主| 发表于 2023-4-5 08:36 | 显示全部楼层
本帖最后由 兼听明偏听暗 于 2023-10-21 01:55 编辑

可表的定义:偶数(2N≥6)可以分解成两个奇素数之和,(这两个素数,称素数对)
连表的定义:满足条件的两个奇素数(P<2N),其和可表示成:从小(偶数6开始)到大不间断的偶数。

根据定义,如果2N连表,N+1是素数,则2(N+1)连表。

用奇素数证明哥德巴赫猜想时,用不到下面连表的两个性质,可不看。


二、连表的两个性质
性质1
自然数N≥3,双长是I,如果2I+1和2N+1至少有一个不是素数,
则下一个自然数N+1,它的双长是1I:1I=I-1。
证明:由于2I+1和2N+1至少有一个不是素数,
即偶数2(N+1),没有在P<2(N+1)的条件下,继续增加新的连表式,
根据双长I的定义,可得:
       PI+QI=2(N+I)和 P1I+Q1I=(N+1+1I),
而:PI=P1I,QI=Q1I,
因此有:2(N+I)=2(N+1+1I),
即可得出:1I=I-1。
故命题成立,称为不继续连表性质。
注意:这里N的双长用I表示,把N+1的双长用1I表示。
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 楼主| 发表于 2023-4-5 08:39 | 显示全部楼层
本帖最后由 兼听明偏听暗 于 2023-10-13 01:01 编辑

性质2
1I≥I的充要条件是: 2I+1和2N+1都是素数。
证明:充分性:
因1I≥I,所以偶数2((N+1)+I1)可表,可表的一对素数有3种情况,可能是:
1)、2I-1和2N+3、2I-3和2N+5、......、3和2(N+I)-1;
在这种情况下,如果有一对是素数,因最小的2N+3>2(N+1),
不符合P<2(N+1),与1I是自然数(N+1)的双长不符;
2)、2I+3和2N-1、2I+5和2N-3、......,不会无穷,
在这种情况下,如果有一对是素数,因最大的2N-1<2N,
则自然数N有大于I的双长,不符合P<2N,与I是N的双长不符;
3)、2I+1和2N+1,只剩下这种情况了,
因: 2N<2N+1<2(N+1),
即: 2I+1和2N+1是偶数2(N+I+1)的一对素数。
故所证成立。
必要性:
因:2I+1和2N+1是素数,是新的连表式,有:
      (2I+1)+(2N+1)=2(N+I+1)=2((N+1)+I)≤2((N+1)+1I),
又:2I+1<2(N+1),2N+1<2(N+1),
根据双长的定义,可得(N+1)的双长1I,大于等于N的双长I,
即:1I≥I,
综上所述,命题成立,称为继续连表性质。
这里N的双长用I表示,(N+1)的双长用1I表示。
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 楼主| 发表于 2023-4-5 08:43 | 显示全部楼层
本帖最后由 兼听明偏听暗 于 2023-10-13 14:17 编辑

三、素数的表示方法:
有限素数:2W+1、2(W+W1)+1、2(W+W2)+1、...、2(W+WS)+1是由小到大的素数,
且2(W+WS)+1<2(2W+1),
无限素数:2W+1、2(W+W1)+1、2(W+W2)+1、2(W+W3)+1、2(W+W4)+1、...,

再看N的单长定义:
2W+1、2(W+W1)+1、2(W+W2)+1、...、2(W+WS)+1是由小到大的素数,且2(W+WS)+1<2(2W+1),则称W为素数2W+1的单长。
当N∈[2W +1,2(W+W1)]时,N的单长都是W,也就是说:与素数P=2W+1的单长一致。

单长组:
1、2W+1、2(W+W1)+1、2(W+W2)+1、...、2(W+WS)+1是由小到大的素数,
且2(W+WS)+1<2(2W+1),上面的素数皆减2W+1除2,变成:0、W1、W2、......WS,称有限单长组。
利用有限单长组,可快速地计算出:某个自然数的双长。

2、所有奇素数减3除2,变成:
0、1、2、4、5、7、8、10、…、称无限单长组,用来说明N的双长是从N+W开始算起的,
偶数从6到2(N+W),都能分解成两个素数之和。

留意:根据定义,W、W+W1、W+W2等是具体素数的单长。
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 楼主| 发表于 2023-4-5 08:44 | 显示全部楼层
本帖最后由 兼听明偏听暗 于 2023-10-31 01:10 编辑

四、勃兰特.切比雪夫(数论)定理:
1、若自然数N≥3,则至少存在一个素数P,符合N<P<2N-2。另一个说法是:
对于所有大于1的自然数N,存在一个素数,符合N<P<2N。
勃兰特.切比雪夫(数论)定理,这里只引用,不给出证明,
想要证明的,从网上搜索。

2、特殊(素数)情况下的勃兰特.切比雪夫定理:
假设2W+1、2(W+W1)+1、2(W+W2)+1、...、2(W+WS)+1是由小到大的素数,
且2(W+WS)+1<2(2W+1),则 1≤WS≤W。
证明:由于 2W+1、2(W+W1)+1、2(W+W2)+1、...、2(W+WS)+1是由小到大的素数,(W1、W2、W3、...、WS称素间长)
根据定义,0、W1、W2、W3、...、WS,是有限素长组,
因: 2(W+WS)+1<2(2W+1)
有: 2(W+WS)+1≤2(2W+1)-1
得: WS≤W
因N≥3,所以至少有一个奇素数P,满足P≤N,也就是素长始终存在,最小的奇素数是3,对应的W=1,
也就是:1≤WS≤W,
故:所证成立,即基长大于等于最大素间长。

推论:1≤W1<W2<W3<...<WS≤W
特别地:当W=1时,W1=W=1,当W2=2时,W2≤W。
注意:P=2W+1、P1=2(W+W1)+1、P2=2(W+W2)+1、...、PS=2(W+WS)+1必须为素数。

3、几个概念的关联:
a、绝对双长是从偶数6到偶数2(N+I)的长度,相对双长是偶数2N到偶数2(N+I)的长度,
相对双长是把绝对双长中的6到2N之前的偶数都去掉了;
b、虽然讲的是偶数长度,因定义有:”除2“,实际可看作是自然数N到自然数N+I的长度,以此类推;
c、单长站在奇素数的角度,把重复计算的偶数撇开,连表不再从偶数6开始,而是从2W+1开始;
d、从偶数6到偶数2(N+I)可以称连表,偶数2N到偶数2(N+I)也可以称连表,奇素数2W+1的2倍到2(N+I)也称连表;
e、所以,连表从自然数N≥3开始,或者连表从素数2W+1开始,把2倍也省略了。
比如偶数34到偶数54的长度是I=10,可说成自然数17的双长是10,
此时W=8,说成连表从自然数17+8=25开始的,到自然数27结束,自然数3到自然数24的连表全省略了。
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 楼主| 发表于 2023-4-5 08:49 | 显示全部楼层
本帖最后由 兼听明偏听暗 于 2023-10-21 02:33 编辑

五、双长单长定理
1、用奇素数证明
对于自然数N≥3,对应的I、W,有I≥W≥1
证明:(目标:2(W+W1)+1)
1)、当N是第1个奇素数3时,对应的I=2、W=1,有I≥W≥1,命题成立,
         当N是第2个奇素数5时,对应的I=2、W=2,有I≥W≥1,命题成立,
         当N是第3个奇素数7时,对应的I=6、W=3,有I≥W≥1,命题成立,
2)、假设当N是第K个奇素数2W+1时,I≥W≥1,命题也成立,
3)、则当N是第K+1个奇素数2(W+W1)+1时,
         因:2W +1到2(W+W1)之间无素数,故2(W+W1)连表,
         又:2(W+W1)+1是素数,本身就可表,
         所以连表从素数2(W+W1)+1开始,
         即:1I≥2(W+W1)+1≥1
综上所述,命题成立。
   
注:第K个奇素数的双长用I表示,第K+1个奇素数的双长用1I表示。(W+1-2W1≥0)


2、用N≥3证明
1)、当N=3时,对应的I=2、W=1,有I≥W≥1,命题成立,
2、1)、假定对于自然数N,当N∈[2W +1,2(W+W1)]时,其双长I≥W≥1,且2I+1和2N+1至少有一个不是素数,
根据不继续连表性质1,下一个自然数N+1,它的双长就是:1I=I-1,
3.1)、若N+1∈[2W +1,2(W+W1)]:
(除2W +1是素数外,2W +1到2(W+W1)之间无素数之意)
3.1.1)、仍然有1I=I-1≥W,则命题成立,
3.1.2)、如果1I=I-1<W,与假设的I≥W≥1矛盾,则命题成立,
3.1.3)、如果2I+1和2N+1都是素数,根据继续连表性质2,自然数N+1,它的双长是:1I≥I,
因: I≥W ,故有:1I≥W,命题成立;
3.2)、当N+1=2(W+W1)+1时,
因:2W +1到2(W+W1)之间无素数,故2(W+W1)连表,
又:2(W+W1)+1是素数,本身就可表,
所以连表从素数2(W+W1)+1开始,
         即:1I≥2(W+W1)+1≥1
综上所述,命题成立。
        
注:N的双长用I表示,N+1的双长用1I表示。
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 楼主| 发表于 2023-4-5 08:51 | 显示全部楼层
本帖最后由 兼听明偏听暗 于 2023-6-4 06:39 编辑

六、两个推论
推论1:自然数N≥3,如果I=W,则2N+1必是素数。
证明:
1、首先:N∈[2W +1,2(W+W1)],
如果N+1不是素数,根据不继续连表性质1,则:
      1I=I-1,因I=W,有:1I=W-1<W
与自然数2W+1到自然数2(W+W1)的双长的计算都是从0+W开始的矛盾,
2、如果N+1是素数,因2N+1不是素数,则:
      1I=I-1=W-1<W,
与自然数2(W+W1)+1的双长的计算是从0+W+W1开始的矛盾,
故所证成立。
这个推论是说:当N的双长I等于单长W时,2N+1必是素数,
必是素数的原因,虽然都是假设,但有点不同:
1)、当N+1不是素数时,原因是与假设矛盾,
2)、当N+1是素数时,原因是与定义“W为素数2W+1的单长矛盾”。
也说明:不存在I=W时,2N+1不是素数的情况。
真是意想不到呀。
这也间接证明了,对应的最大素数对,大于等于2W+1。

根据我的计算:3≤N<100的自然数,其I=W的,只有N=5和N=15。
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 楼主| 发表于 2023-4-5 08:53 | 显示全部楼层
本帖最后由 兼听明偏听暗 于 2023-10-21 13:58 编辑

推论2:哥德巴赫猜想,成立。
哥德巴赫猜想是说:对于自然数N≥3,2N可以分解成两个素数之和,用长度表示就是:
偶数6到偶数2N之间的长度,即:(2N-6)/2=2(N-3)/2=N-3。
前面说过,对于自然数N≥3,如果I=0,表示哥德巴赫猜想不成立,
而不等式:I≥W≥1,即从N=3开始,始终成立,
表明哥德巴赫成立,从绝对长度来说,哥猜的绝对长度只是绝对双长或绝对单长中的一个点,
故哥德巴赫猜想成立。



小结:  绝对                            相对
双长:6-2(N+I),          2N-2(N+I),         
单长:6-2(N+W),          2N-2(N+W),
哥猜长:6-2N,                    2N- 2N。

猫眼看人、哥德巴赫猜想吧,有过叙述。
备注:
1、可表(可以表示的),参见杜德利的《基础数论》,153页;
2、数据的归纳、推理,参见G.波利亚的《数学与猜想》,第六章,99页。
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