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笔者自从发现了哥德巴赫猜想系多解范畴之后,历经一年多来的不断地深入研究,适时地归纳总结研究成果,发现了素数对的分布规律;通过调整观察视角,利用乘法和间生奇数法研究素数,逐步地形成了论证素数存在性的思路.随着素数存在性证明的诞生,进一步地打开了视野,从而,顺理成章地展现出从数学结构上揭示≥6的偶数是两个素数之和的谜底,并坚信这是破解哥德巴赫猜想之谜的最佳、切实可行的途径.后来的客观发展事实充分地证实了这个绝佳抉择.
一、自然数的结构
从数学结构角度讲,自然数可根据需要和研究方向,有诸多种结构形式,下面根据本文件的需要,着重从奇、偶性和素、合性两个方面予以论述.
1.自然数的奇、偶属性及结构
能被2整除的数为偶数,如2,4,6,8,…;不能被2整除的数为奇数,如1,3,5,7,…,这是人所共知的,所以,在此就没有必要过多地论述啦.
2.自然数的素、合属性及结构
自然数的素数、合数属性,是本文件的研究焦点,因此,就需要多说几句.
(1)依据目前数学界的规定,1不是素数.所以,下面就不特别强调1的属性问题.
(2)根据素数定义,除去2以外,所有素数都是奇数,所以,此后简称奇素数为素数.
(3)因为所有大于2的偶数都是2的倍数,所以,大于2的偶数都是偶合数.因此,除设定的偶数(以N代表)外,本文几乎不再讨论偶数事宜,那么,下面凡是提到或用到的均是针对奇数而言.
(4)根据素数定义,奇数中还含有奇合数,以下简称为合数.
(5)从素数和合数角度讲,在自然数的奇数中,可以分为素数和合数,即自然数是由素数和合数共同构成的.
(6)由于奇数与素数和合数具有同一性,所以,当素、合属性没有确定前,统称为奇数,否则,遵照素、合属性称之.
二、任意偶数的对称奇数对
任意偶数都有相应对奇数之和,而且,奇数对的构成是对称于相应偶数中心点.若设任意偶数为N,且令奇数个数是n,则n=N2(n即为N内的奇数个数,也是N内的偶数个数,还是N的一半之数).由于n的奇、偶属性,则任意偶数的奇数对个数计算式为:
n(N)=N4+0.5=n2+0.5.(1)
注 n(N)是奇数对个数.
由于奇数对是由小奇数和大奇数共同构成,所以,就自然而然地形成了两个区间,那就是小奇数区间([0,a],以下简称为小区间)和大奇数区间([b,N],以下简称为大区间).其中:
a=2•N4+0.5-1(小奇数区间的最大奇数).(2)
b=2•N4+1(大奇数区间的最小奇数).(3)
由于a和b是设定偶数的中间相邻数,所以,要么是连续的两个奇数,要么是同一个奇数(当n为奇数时),我们称这组奇数对为相距最近的奇数对,以后就统称为近距对.
根据奇数与素数和合数的同一性,如果构成奇数对的两个奇数都是素数,则称为素数对,若都是合数,就称为合数对.
三、大、小奇数区间素数存在性的论证
由于奇数与素数和合数的同一性,以及素数存在的必然性,那么,在大、小区间,素数的存在性也应为必然.但是,这都是理性分析和客观事实,下面我们就从数学逻辑上予以论证:
设N为任意偶数.根据3的论述,小区间为[0,a];大区间为[b,N].
我们都知道,N的开方根内的素数可以判断N内所有数的素、合属性,则设ri为开方根内的任意素数,即ri∈[0,√N].
若[b,N]MOD ri≡0,则在[b,N]区间不存在素数,那么,在[0,√N]区间的素数个数(π(√))和区间内的素数ri仍为原来值(下面就直接用π(√)和ri表示).
如果都扩大2倍,则有[N,2N].
若[N,2N]MOD ri≡0,则[N,2N]区间不存在素数,那么,π(√)和ri仍然保持不变.
……
当N→∞时,π(√)→0.
由此来看,只有[0,√N]区间内的素数需要研究,那么,我们就来剖析一下这个需要研究的问题.
令N=2,则√N=√2,那么,在[0,√2]区间不存在素数.
这就是说,无论是从小的方面考虑,还是从大的方面考虑,都不存在素数.我们都知道,合数是素数的乘积,若没有素数,合数焉存?另外,自然数列是由素数和合数共同构成的,若没有素数的存在,也没有衍生的合数,则自然数列就不存在架构基础.因此,在[b,N]区间或[0,a]区间不存在素数的假设是错误的.
所以,当N≥6时,大、小区间必然存在素数.由于素数的存在,才能衍生出合数,从而,共同地架构起自然数列.
若素数有限或不连续,则必然使合数数列在相应位置产生断点或不连续,从而,导致自然数列出现断点和不连续.因此,素数必然是无限地存在着.
∴π(x)≥1,π(d)≥1为必然.(1)
注 π(x)代表小区间的素数个数;π(d)代表大区间的素数个数.
四、两个区间的奇数与素数、合数的结构关系
通过上述论述,无论在哪个区间,都存在着素数与合数,那么,两个区间的素数就能够构成素数对,两个区间的合数就能构成合数对,不能构成素对和合数对的,就构成混合对.
1.奇数对与素数和合数个数的数学结构关系
由于素数和合数共同架构起两个区间的奇数列,所以,可以得出如下结构关系式:
n(N)=π(x)+Hx=π(d)+Hd.(1)
注 Hx是小区间的合数个数;Hd是大区间的合数个数.
2.架构起素数对的结构
若从合数中去除合数对所需用合数后(即Hx-H(N)和Hd-H(N)),其差值再与对方区间的素数构成混合对,余下的便构成素数对,因此有下列关系式:
D(N)=π(x)-(Hd-H(N))=π(d)-(Hx-H(N)),
即D(N)=π(x)-Hd+H(N)=π(d)-Hx+H(N).(2)
注 D(N)是N的素数对个数;H(N)是N的合数对个数.
五、哥德巴赫猜想成立的论证
根据四(2),则有D(N)=π(x)-Hd+H(N),
D(N)=π(d)-Hx+H(N),
即π(x)+H(N)=D(N)+Hd,π(d)+H(N)=D(N)+Hx.
∴π(x)+H(N)>Hd,π(d)+H(N)>Hx.
即π(x)+H(N)-Hd≥1,π(d)+H(N)-Hx≥1.
∴D(N)≥1.(1)
当N≥6时,则有D(≥6)≥1,∴哥德巴赫猜想成立.
注证 证明Hd≠πx)+H(N).
当H(N)=0时,Hd=π(x),因此,不具备构成素数对条件,即D(N)=0.但是,事实是:当H(N)=0时,D(N)≠0.例如,N=6时,H(6)=0,D(6)=1(3+3);N=8时,H(8)=0,D(8)=1(3+5);N=10时,H(10)=0,D(10)=2(3+7,5+5),…….
由此可见,假设Hd=π(x)+H(N)与实际不符,所以, Hd=π(x)+H(N)的假设不成立.
六、随后语
如若1为素数,自然数列便驶入正常轨道.第一,所有关于素数方面的混沌现象将随之清澈见底;第二,自然数列便为有根、有本、有源;第三,再也没有必要专门为1设立一个无法给出定语的数类,而且,还会使素数和合数在自然数列的结构中趋于完善;第四,哥德巴赫猜想就可更名为:任意偶数都是两个素数之和.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
一、自然数的结构
从数学结构角度讲,自然数可根据需要和研究方向,有诸多种结构形式,下面根据本文件的需要,着重从奇、偶性和素、合性两个方面予以论述.
1.自然数的奇、偶属性及结构
能被2整除的数为偶数,如2,4,6,8,…;不能被2整除的数为奇数,如1,3,5,7,…,这是人所共知的,所以,在此就没有必要过多地论述啦.
2.自然数的素、合属性及结构
自然数的素数、合数属性,是本文件的研究焦点,因此,就需要多说几句.
(1)依据目前数学界的规定,1不是素数.所以,下面就不特别强调1的属性问题.
(2)根据素数定义,除去2以外,所有素数都是奇数,所以,此后简称奇素数为素数.
(3)因为所有大于2的偶数都是2的倍数,所以,大于2的偶数都是偶合数.因此,除设定的偶数(以N代表)外,本文几乎不再讨论偶数事宜,那么,下面凡是提到或用到的均是针对奇数而言.
(4)根据素数定义,奇数中还含有奇合数,以下简称为合数.
(5)从素数和合数角度讲,在自然数的奇数中,可以分为素数和合数,即自然数是由素数和合数共同构成的.
(6)由于奇数与素数和合数具有同一性,所以,当素、合属性没有确定前,统称为奇数,否则,遵照素、合属性称之.
二、任意偶数的对称奇数对
任意偶数都有相应对奇数之和,而且,奇数对的构成是对称于相应偶数中心点.若设任意偶数为N,且令奇数个数是n,则n=N2(n即为N内的奇数个数,也是N内的偶数个数,还是N的一半之数).由于n的奇、偶属性,则任意偶数的奇数对个数计算式为:
n(N)=N4+0.5=n2+0.5.(1)
注 n(N)是奇数对个数.
由于奇数对是由小奇数和大奇数共同构成,所以,就自然而然地形成了两个区间,那就是小奇数区间([0,a],以下简称为小区间)和大奇数区间([b,N],以下简称为大区间).其中:
a=2•N4+0.5-1(小奇数区间的最大奇数).(2)
b=2•N4+1(大奇数区间的最小奇数).(3)
由于a和b是设定偶数的中间相邻数,所以,要么是连续的两个奇数,要么是同一个奇数(当n为奇数时),我们称这组奇数对为相距最近的奇数对,以后就统称为近距对.
根据奇数与素数和合数的同一性,如果构成奇数对的两个奇数都是素数,则称为素数对,若都是合数,就称为合数对.
三、大、小奇数区间素数存在性的论证
由于奇数与素数和合数的同一性,以及素数存在的必然性,那么,在大、小区间,素数的存在性也应为必然.但是,这都是理性分析和客观事实,下面我们就从数学逻辑上予以论证:
设N为任意偶数.根据3的论述,小区间为[0,a];大区间为[b,N].
我们都知道,N的开方根内的素数可以判断N内所有数的素、合属性,则设ri为开方根内的任意素数,即ri∈[0,√N].
若[b,N]MOD ri≡0,则在[b,N]区间不存在素数,那么,在[0,√N]区间的素数个数(π(√))和区间内的素数ri仍为原来值(下面就直接用π(√)和ri表示).
如果都扩大2倍,则有[N,2N].
若[N,2N]MOD ri≡0,则[N,2N]区间不存在素数,那么,π(√)和ri仍然保持不变.
……
当N→∞时,π(√)→0.
由此来看,只有[0,√N]区间内的素数需要研究,那么,我们就来剖析一下这个需要研究的问题.
令N=2,则√N=√2,那么,在[0,√2]区间不存在素数.
这就是说,无论是从小的方面考虑,还是从大的方面考虑,都不存在素数.我们都知道,合数是素数的乘积,若没有素数,合数焉存?另外,自然数列是由素数和合数共同构成的,若没有素数的存在,也没有衍生的合数,则自然数列就不存在架构基础.因此,在[b,N]区间或[0,a]区间不存在素数的假设是错误的.
所以,当N≥6时,大、小区间必然存在素数.由于素数的存在,才能衍生出合数,从而,共同地架构起自然数列.
若素数有限或不连续,则必然使合数数列在相应位置产生断点或不连续,从而,导致自然数列出现断点和不连续.因此,素数必然是无限地存在着.
∴π(x)≥1,π(d)≥1为必然.(1)
注 π(x)代表小区间的素数个数;π(d)代表大区间的素数个数.
四、两个区间的奇数与素数、合数的结构关系
通过上述论述,无论在哪个区间,都存在着素数与合数,那么,两个区间的素数就能够构成素数对,两个区间的合数就能构成合数对,不能构成素对和合数对的,就构成混合对.
1.奇数对与素数和合数个数的数学结构关系
由于素数和合数共同架构起两个区间的奇数列,所以,可以得出如下结构关系式:
n(N)=π(x)+Hx=π(d)+Hd.(1)
注 Hx是小区间的合数个数;Hd是大区间的合数个数.
2.架构起素数对的结构
若从合数中去除合数对所需用合数后(即Hx-H(N)和Hd-H(N)),其差值再与对方区间的素数构成混合对,余下的便构成素数对,因此有下列关系式:
D(N)=π(x)-(Hd-H(N))=π(d)-(Hx-H(N)),
即D(N)=π(x)-Hd+H(N)=π(d)-Hx+H(N).(2)
注 D(N)是N的素数对个数;H(N)是N的合数对个数.
五、哥德巴赫猜想成立的论证
根据四(2),则有D(N)=π(x)-Hd+H(N),
D(N)=π(d)-Hx+H(N),
即π(x)+H(N)=D(N)+Hd,π(d)+H(N)=D(N)+Hx.
∴π(x)+H(N)>Hd,π(d)+H(N)>Hx.
即π(x)+H(N)-Hd≥1,π(d)+H(N)-Hx≥1.
∴D(N)≥1.(1)
当N≥6时,则有D(≥6)≥1,∴哥德巴赫猜想成立.
注证 证明Hd≠πx)+H(N).
当H(N)=0时,Hd=π(x),因此,不具备构成素数对条件,即D(N)=0.但是,事实是:当H(N)=0时,D(N)≠0.例如,N=6时,H(6)=0,D(6)=1(3+3);N=8时,H(8)=0,D(8)=1(3+5);N=10时,H(10)=0,D(10)=2(3+7,5+5),…….
由此可见,假设Hd=π(x)+H(N)与实际不符,所以, Hd=π(x)+H(N)的假设不成立.
六、随后语
如若1为素数,自然数列便驶入正常轨道.第一,所有关于素数方面的混沌现象将随之清澈见底;第二,自然数列便为有根、有本、有源;第三,再也没有必要专门为1设立一个无法给出定语的数类,而且,还会使素数和合数在自然数列的结构中趋于完善;第四,哥德巴赫猜想就可更名为:任意偶数都是两个素数之和.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文