哥德巴赫猜想的完整证明

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哥德巴赫猜想的完整证明
这篇文章是歌德巴赫猜想的完整证明,在2006年9月19日发表的证明是成立的,但没有应用数学公式编辑,所以版面上不容易看,有些地方也有省略,在这里从新写出完整的证明。

哥德巴赫猜想困扰了人们两百多年,但始终没有被证明,看似越简单的越难证明,数学中也还有许多类似的猜想,表面看很简单,但证明确很困难。

这是数学猜想的一个共性。

素数是整数的基础,也就是除了1和自身以外,不能被其他数所整除的数是素数,由素数相乘得到的是合数,每一个大于等于6的偶数可以分解成两个素数的和,这是1742年哥德巴赫首先提出,但两百多年过去了,至今还没有证明。

其实哥德巴赫猜想比人们想象的要简单,其一是偶数分解为两个素数的和不是唯一的,一个偶数可以分解为多种两个素数的和,而且随着偶数的增大,可以有更多的解,当然证明的过程不是用普通筛选,也不是用随机概率。

证明的过程是建立在一个新的简单的公式基础上,类似于数学归纳法。

确定几率和随机概率是不同的,在这里用的是确定几率,如果确定几率大于1,最后的结果就成立。

比如对于任意一个数,是奇数的可能性是50﹪,是偶数的概率也是50﹪,对于任意的m 个整数,奇数的概率是
2m ,但是不能说一定就有奇数,但对于连续的m 个整数,则一定有2
m 个数是奇数,证明的思路就是将偶数2N 分解成两个数的和,而这两个数的不同组合有着连续性,只要证明在这N 种组合中,两个数都是素数的确定几率大于1,这样就可以完全证明哥德巴赫猜
想。

首先素数是无限的,这个是已经被人所证明,这里只是提一下。

偶数我们用2N 表示,N+K 和N-K 的和等于2N ,其中K <N ,K 是任意的正整数,对于任意的2N ,可以表示为两个数的和,由于我们通常认为1不是素数,所以这种组合的可能有N-1个,在这N-1种组合中,我们要找出N+K 和N-K 都是素数的组合,对于比较小的数可以做到,对于无限的数来讲,我们要证明的是N+K 和N-K 都是素数的可能性随着N 的增大而增大,这样就能证明任意的偶数都可以分解成两个素数的和。

这里先证明最简单的一个关系,素数P n 、P n+1 和P n+2的关系,P n+1比P n 至少大2,P n+2比P n 大6。

这很简单,所有的数都可以写成2×3
×K+L ,L=0、1、2、3、4、5。

素数只能是L 等于1和5,这样就可以简单的得出上面的关系。


求素数的个数的欧拉定理,从这个定理中可以得出大致的素数的个数,小于2N 的素数的个数B 大于公式1,
公式1
B >p
1p 515313212N -⋅⋅⋅⨯-⨯-⨯⨯。

其中P <2N <P+M ,P+M 是比P 大的下一个素数,这个公式包含素数,要用已知的素数来求出2N 以内的素数,对于无穷大的素数来讲,这不是好的算法。

但证明哥德巴赫猜想的方式却和这个公式相近。

对于N+K 和N-K 这两个数,一共有N-1种组合方式,(我们通常
把1除外),认为1不是素数,在这其中两个数都是素数的个数A 和上面的公式相似,由下面的公式2可以计算其最小值, A 一定大于公式2的值,
公式2,
()p
2p 525323211N A -⋅⋅⋅⨯-⨯-⨯->, 这个公式和欧拉公式很像,这个公式是证明哥德巴赫猜想的关键。

其中P <2N <P+M ,对于比P 大的下一个素数我们记作P+M ,比P 大的第二个素数记作P+L ,上面公式p
2p 52532321-⋅⋅⋅⨯-⨯-⨯得出的数用F 表示。

对于比2N 大的偶数2H 来说,如果2H >(P+M )2,同样有P+M <2H <P+L ,在这个区间的偶数被分解为两个素数的概率
是 ()M
P 2M P F 1-H +-+⨯⨯。

在P 2和(P+M )2中间的偶数,其中P 2+1这个偶数是最小的,当然根据公式2求出的值也最小,可以被拆分为两个素数的确定概率值A 最小。

P 2+1这个数也是这组数中最小的数,这组数中其他的数的计算结果如代入公式2,当然数值要比这个数得确定概率要大,将P 2+1这个偶数作为这组数的排头,如果这个偶数可以拆成两个素数的和,那么这组数中的其他偶数一定可以拆成两个素数的和,同理比较(P+M )2和(P+L )2之间的偶数,将(P+M )2+1和P 2+1这两个偶数代入公式2,在这里比较的是用一组公式表示的两组数的排头。

{在这
里可以类比一下,可以加快理解,比如两组人,每一组人都按身高排列,第一组最低的人身高大于1米,第二组的人也按身高排列,第二组中的排头如果高于第一组的排头,这就证明了第二组的人也都高于1米,哥德巴赫猜想的证明就是用的这个思想。

}由于素数P是任意的,M的值最小是2,L的值最小是6,经过简单计算,(计算过程省略),可以得知这个概率是增加的,因为M最小为2,比如我们去P 等于11,P+M 则等于13,P+L等于17,在这172即289之内的偶数都可以分解为两个素数的和,由于P是任意的,N也是任意的,H当然也是任意的,对于比较小的P和N,可以直接代入公式2计算,可以直接验证公式2,公式2是成立的,对于N越大,可以被分解为两个素数和的概率是增加的,所以哥德巴赫猜想得以成立。

这个证明方法又和数学归纳法相像,但和数学归纳法略有不同。

120 是60的2倍,120 小于11的平方121,大于7的平方49,代入公式2;59×1/2×1/3×3/5×5/7≈4.2,但60能被3和5整除,上式实际为59×1/2×2/3×4/5×5/7≈11.2,实际120可以分解为12组素数的相加,如果一个数N可以被素数J所整除,那么N+K和N-K同时被J所整除的概率降为(J-1)/J,而不是(J-2)/J,另外,当N-K很小时,N-K 就可能成为素数,这时也使这两个数成为素数的概率增加,公式2是最低限度的确定几率数值,并不是求偶数分解成两个素数和的精确公式,122这个数用公式2得出3.5,而实际上122可以分解为4组素数的和,这个值和公式的计算结果相近,这是因为122除以2等于61,61是一个素数,所以不用调整公式,而对于N
是和数,调整的结果只能是增大,这样对于任意的偶数2N,分解成两个素数的最小值是增加的,而已知的数是成立的,所以哥德巴赫猜想得以证实。

素数的分布是一个确定的数列,但又不是一个可以简单求出的数列,而随机分布的几率没有考虑这种确定分布,所以用随机的分布理论不能证明哥德巴赫猜想,而确定的素数分布也不能求出,这是哥德巴赫猜想的难点。

证明哥德巴赫猜想要用到素数分布,又要用对称性来消除素数分布,本文正是巧妙的用到这一点,从证明2N 可以被分解为两个素数的确定几率出发,经过两次简化比较,证明这种确定几率是随着2N的增加而增加,绕开了素数的具体分布。

这是关键所在,是以前任何一个人都没有想到的,如果理解了这个思路,就能看懂这个证明。

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