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偶数哥德巴赫猜想的证明
(修订版)
余鉴生
(广东省郁南县政府办公室 广东云浮 527100)
摘要:根据已被证明的奇数哥德巴赫猜想引出素组、素对、配素等概念及几个引理,使偶数哥德巴赫猜想得证.
关键词:奇、偶数哥德巴赫猜想;素组;素对;配素
偶数哥德巴赫猜想,自1742年以来先后难倒了欧拉、黎曼等伟大数学家.下面以得证的奇数哥德巴赫猜想为基础,通过“构造”素组、素对、配素及三个引理,使其得到证明.
一.若干定义
根据奇数哥德巴赫猜想有:
M=m1+m2+m3 (1)
其中M是大于7的奇数,m1,m2,m3 是大于或等于3的奇素数.根据(1),可得:
【定义1】命M为大奇数,简称大奇,显然M≥9;
【定义2】m1,m2,m3 均称为M的匹配奇素数,简称配素,显然m≥3;
【定义3】(m1,m2,m3 )是M的1个配素组,简称素组; 【定义4】M的1个素组(m1,m2,m3 )有且只有3个素对:(m1,m2),(m1,m3 ),(m2,m3 ).
二.若干引理
【引理1】大奇M减去它的1个素对之和的差等于它相应的1个配素.
证明:根据大奇、素组、素对、配素的定义可推知.(因为大奇的素对必定归属于它的某个素组,是该素组3个素对中的1个,而这3个素对包含且只包含3个配素).
如(1)中,M-(m1+m2)=m3 ,M-(m1+m3)=m2.
【引理2】大奇M的任意1个素对(mx,my)之和不大于M-3,即:mx+my≤M-3.
证明:反证法.假设存在M0有1个素对(mp,mq)之和大于M0-3,即:mp+mq>M0-3 (2)
根据【引理1】,有:M0-(mp+mq)<3
令M0-(mp+mq)=mk,则mk<3,与【定义2】配素m≥3矛盾.
故假设不成立,引理2得证.
【引理3】大奇M至少有1个素对(mp,mq)之和等于M-3,即:mp+mq=M-3.
证明:反证法.假设“存在大奇M0没有1个素对之和等于M0-3”, 即“存在大奇M0任意1个素对(mx,my)之和不等于M0-3”,则必有
mx+my>M0-3 (3)
或: mx+my<M0-3 (4)
根据【引理2】,(3)不可能;根据【引理1】,由(4)可得:
M0-(mx+my)>3 (5)
令M0-(mx+my)=mz,则
mz>3 (6)
同理,可得
mx>3、my>3 (7)
根据【定义2】配素m≥3,故(6)、(7)(即大奇M0的任意配素都大于3)错误,故假设不成立,【引理3】得证.(参见附录2)
三.证明偶数哥德巴赫猜想
贾朝华教授认为,偶数哥德巴赫猜想可以表述为:每个不小于 6 的偶数都是两个奇素数之和.命“每个不小于 6 的偶数”为“大偶”,即为下面的定理:
【定理1】 大偶N(N≥6)是两个奇素数之和.
证明:实际上这是引理3的必然推论.
命M是大奇,则根据【引理3】,必有
mp+mq=M-3(mp,mq是M的配素) (8)
故:
M-3=mp+mq (9)
因为M≥9,故M-3≥6,故M-3=N
故(9)即:
N=mp+mq (10)
因为(10)中mp、mq均是奇素数 ,故【定理1】得证.
故:偶数哥德巴赫猜想成立!(参见附录2)
参考文献:
(1)贾朝华:哥德巴赫猜想,10000 个科学难题( 数学卷 ),101-103,科学出版社,2009;
(2)华罗庚:数论导引,科学出版社,1979.
附录1:
弱哥德巴赫猜想(百度百科)
弱哥德巴赫猜想(又称为奇数哥德巴赫猜想)是这样一个命题:
任何一个大于7的奇数都能被表示成三个奇质数的和.(一个质数可以被多次使用)
2013年5月,巴黎高等师范学院研究员哈洛德•贺欧夫各特发表了两篇论文,宣布彻底证明了弱哥德巴赫猜想.
附录2:
关于大奇数(大偶数)的一些“规律”
——兼论“正文”为什么正确
大奇数是指大于或等于9的奇数,大偶数是指大于或等于6的偶数.
一、预备
【定理一】任意大偶数是两个大于或等于3的奇数之和.即:N=k1+k2(偶数N ≥ 6,自然数k≥3)
证明:设自然数n≥0,则偶数可表示为2n,令大偶数N=2n,则显然n≥3.设n= k≥3,则
N=2k (1)
故
N=k+k (2)
(一)当k=3,代入(2)得
N=3+3 (3)
故【定理一】显然成立.
(二)当 k>3,有且只有以下两种情况:
(a)k是>3的奇数,代入(2)得
N=k+k=(>3的奇数)+(>3的奇数) (4)
故【定理一】成立.
(b)k是>3的偶数,则该偶数k≥4
故k-1是≥3的奇数,k+1是≥5的奇数,代入(2)得
N=(k-1)+(k+1)
=(≥3的奇数)+(≥5的奇数) (5)
故【定理一】成立.
综上(3)、(4)、(5)所述,【定理一】得证!
【定理二】任意大奇数是3个大于或等于3的奇数之和.
显然,【定理二】是【定理一】的必然推论,证明从略.
二.若干定义
根据【定理二】有:
M=m1+m2+m3 (1)
其中M是大于7的奇数,m1,m2,m3 是大于或等于3的奇数(注意,此处【奇数】可以是奇合数,也可以是奇素数,是一般意义上的【奇数】).根据(1)有以下定义:
【定义一】命M为“大奇数”,简称“大奇”,显然M≥9;
【定义二】m1,m2,m3 均称为M的“匹配奇数”,简称“配奇”,显然,“配奇”m≥3;
【定义三】(m1,m2,m3 )是M的1个“配奇组”,简称“奇组”,显然1个大奇至少有一个奇组;
【定义四】M的1个奇组(m1,m2,m3 )有且只有3个“奇对”:(m1,m2),(m1,m3 ),(m2,m3 ).
三.若干规律
【引理一】 大奇M减去它的1个奇对之和的差等于它相应的1个配奇.
证明:根据大奇、奇组、奇对、配奇的定义可推知.(因为大奇的奇对必定归属于它的某个奇组,是该奇组3个奇对中的1个,而这3个奇对包含且只包含3个配奇).
如(1)中,M-(m1+m2)=m3 ,M-(m1+m3)=m2.
【引理二】大奇M的任意1个奇对(mx,my)之和不大于M-3,即:mx+my≤M-3.
证明:反证法.假设存在M0有1个奇对(mp,mq)之和大于M0-3,即:mp+mq>M0-3 (2)
则根据【引理一】有:M0 -(mp+mq)<3 (3)
令M0 -(mp+mq)=mk,则mk<3 (4)
显然,(4)与【定义二】“配奇”m≥3矛盾!
故假设不成立,【引理二】得证.
【引理三】 大奇M至少有1个奇对(mp,mq)之和等于M-3,即:mp+mq=M-3.
证明:反证法.假设“存在大奇M0没有1个奇对之和等于M0-3”, 即“存在大奇M0任意1个奇对(mx,my)之和不等于M0-3”,则必有
mx+my>M0-3 (5)
或:
mx+my<M0-3 (6)
根据【引理二】,(5)不可能;
根据【引理一】,由(6)可得:
M0 -(mx+my)>3 (7)
令M0 -(mx+my)=mz,则:mz>3 (8)
同理,可得
mx>3,my>3 (9)
显然,(8)、(9)与【定义二】“配奇”m≥3“矛盾”!
故假设不成立,【引理三】得证.
实际上,【引理三】是【定理一】的必然推论(根据【定理一】得:大偶数N=k1+k2;两边加3,左边为大奇数M=k1+k2+3,故k1+k2=M-3,【引理三】得证)!
四.讨论【主贴对偶数哥德巴赫猜想的证明】
本文相对于“正文”而言,可称为“副贴”。这里主要讨论一下作为“正文”关键、核心的“正文”中“引理3”的证明.
副贴【引理三】是【定理一】的必然推论,故必定正确!而副贴【引理三】“大奇M至少有1个奇对(mp,mq)之和等于M-3”是属于“至少有1个”类型的命题,故必定可以用“反证法”证明!由副贴【引理三】的证明过程可知:m>3和m≥3是矛盾关系——一种特殊的“矛盾关系”!如果mx>3、my>3、mz>3与【定义二】“配奇”m≥3不“矛盾”,则假设必定成立,原命题必定不成立,【引理三】必定不成立——但这怎么可能?!因为【引理三】是【定理一】的必然推论!所以:m>3和m≥3必定是“矛盾关系”!
正文“引理3”的证明与副贴【引理三】的证明有100%的相似度,所以必定也是正确的!
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