精华热点 哥德巴赫猜想解的个数的绝对下限
文/王彦会
猜想内容:大于等于4的偶数都可以表示为两个素数的和。简记为“1+1”。其实就是个偶数的拆分问题。如:4=2+2,6=3+3,8=3+5,10=5+5=3+7,…… 我们叫10有两个“1+1”,或两个哥猜素数和对。只要有一个“1+1”哥猜就成立,下面来证明。
将偶数2A内数字如下排列(上排是大的)即得全部拆分:
A A+1 A+2 …… 2A-3 2A-2 2A-1
A A-1 A-2 …… 3 2 1
对应项数字之和为2A。
从这两个数列可以得到这个现象和下面这些定理。
(现象)当A为奇数时,上下排的奇数对比偶数对多一对,当A为偶数时,上下排的奇数对和偶数对相等。如210拆分:
105 106 107 ……207 208 209
105 104 103 …… 3 2 1
上排少了1个偶数210,下排多了一个奇数105,则奇数多了2个。
再如204分拆:
102 103 …… 201 202 203
102 101 …… 3 2 1
上排少写了一个偶数204,下排多写了一个偶数102,奇偶数个数仍相等。
定理1:偶与偶必相对,奇与奇必相对;若2A除以P余0,则上下排含素因子P的必相对且无剩余;若2A除以p余r,则除以P余r的项和余0的项上下排相对且无剩余。
定理2:设[√(2A)]=M(取整数部分),则2A内的合数全部分别含有M内的素因子。理论上说,除以P余0的项与除以P余r(某确定的数)的项个数相等。(若2A除以p余r,设1≤r-s<p,则上下排除p余r-s的项与除以p余s的项互相对应,没有剩余。)
定理3:除P余0的项和除以P余r的项规律出现,以P为周期间隔出现,不会总是挤在一起。
定理4:素数无限多且分布越来越稀,而且还是疏密相间分布的。
设下排的素数个数和合数个数分别为a和b,上排的分别为c和d,则a+b=c+d,由于素数分布越来越稀,则a>c,a-c=d-b=e>0.(不加说明,一般把1算在下排合数个数里)
设上排的合数被下排的对应项刚好抵消完时,下排剩下的合数为b1素数为a1则有:c=a1+b1,只要a1>=1则哥猜成立,下面证明。
下面证明a1>=m-1:
首先证明偶数2A仅A内的素数个数就大于(m-1)^2个:
证明:由素数个数公式Y/lnY知,(这是个下限公式,低于实际,不会影响结论的推导),a=A/lnA,m=2√(2A)/ln(2A),则(m-1)^2=8A/(ln(2A))^2-4√(2A)/ln(2A)+1,可见该函数非抛物线。
由于lnA<<(ln(2A))^2,分子A→8A扩大了8倍,分母扩到自身平方,分母增长更快些,则A/lnA>8A/(ln(2A))^2>8A/(ln(2A))^2-4√(2A)/ln(2A)+1,故a>(m-1)^2.
若下排素数每m-1个算一个区间,就会有m-1个区间,若每个区间有1个素数产生哥德巴赫猜想素数和对,则就会有m-1个哥德巴赫猜想解。就是a1>=m-1.
若上排的素数个数c大于m,能产生m-1对就是可能的。
下面证明c≠0,且c>m:
据相邻素数的最大差定理(见本人发《数学中国》论坛的《某数内的最大的相邻素数差》一文,若使A~2A之间的最大相邻素数差为4n或4n+2,则须A>n^4,则2A=2n^4,而n^4+4n或n^4+4n+2远远小于2n^4,故二者之间会有许多素数。另有:当A=101时,101~201之间有4个平方数,121,144,169,196,跨5个杰波夫区间,每个区间至少含1个素数,更强的定理:100以上,每个区间至少含2个素数。随着A增大,区间个数增多,区间长度增大,甚至每个含有成千上万个素数。故A~2A之间不会没有素数,即c≠0.虽偶有c2=c1-1的情况,但当A>101时,c>>1,故几乎没减少一样,c近似于不减函数,经验证及查素数表知c就是个近似的不减函数,当2A=210时,c=19,m=6,c>m成立,c与m为同一个函数,变量A>M,c的增长快于m,故当2A>=202时,c>m成立,当A增大c>>m。
下面证明,每m-1个素数为一个区间,平均每个区间至少1个素数和对成立:
证明公式
((P^2)/4)*(1/3)*(3*/5)*......*(1-2/P)/(m-1)>1.
而公式((P^2)/4)*(1/3)*(3*/5)*......*(1-2/P)/(m-1)就是每m-1个素数中的哥德巴赫猜想解的个数的平均值。
由于p^2+1才是偶数公式也可以改成这样,公式
((P^2+1)/4)*(1/3)*(3*/5)*......*(1-2/P)/(m-1)>1.(其中m-1>=2公式才成立)
证明连乘积公式:((p^2+1)/4)*(1/3)*(3/5)*……*(1-2/p)/(m-1)为不减函数,(其中m-1>=2)
证明:由于p^2+1>p>m,所以连乘积分子大于分母m-1,也可以这样做,我们去掉分母m-1不讨论,先讨论分子连乘积的大小,第一项乘数(p^2+1)/4不考虑先去掉,剩下的为(1/3)*(3/5)*……*(1-2/p),这是个减函数,若把分母都变为连续的奇数,则为(1/3)*(3/5)*……*(1-2/(2s+1))(设2s+1=p),错位约分得到结果为1/(2s+1)=1/p,由于这是个减函数,项数越多越小,比原来的连乘积多了不少项,所以是小于原来的连乘积的,由于p^2+1>p>m,所以若p>=97,则p/4>m-1,(因为97以内有25个素数,此时m-1=24),(p^2+1)/p>(p^2+1)/(4p)>m-1,则因为分子大于(p^2+1)/(4p),则有此时分子大于分母m-1,分子的增长速度大于分母的增长速度故是不减函数,而在p小于97时,我们可以代入数值验证其整数部分是不减函数,则原函数是不减函数,证毕!
连乘积公式结果: 500 方根内最大素数19 方根内的素数个数8 每m-1个中的平均值1.00667189952904 总个数为9.75997686524001(由连乘积公式计算从300开始,在每m-1个素数中的平均值已经开始大于1了,这里说的从500开始是保守的说法。)
理论公式平均值就是这个:((p^2+1)/2)*(1/2)*(1/3)*……*(1-2/p)/(m-1)
理论上大于500的偶数都成立,实际验证,在4~500范围内,这个平均值都是大于等于1的,所以a1>=m-1,且随着偶数增大远远大于m-1.
所以不等式c>=a1>=m-1成立,a1决定了哥猜素数和对个数,这个不等式表示了哥猜素数和对的两个绝对界线,c是绝对上限,m-1为绝对下限。(其中的m是以前面的公式计算结果为标准的,就是m=2√(2A)/ln(2A))
由于m-1为不减函数,随着偶数增大,m-1远远大于1,故哥德巴赫猜想远远成立。






