哥徳巴赫猜想之证明

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  【关键词】加全偶数;等价式;互换式;取值节;素数连续乘积节
  问题的提出;大于4的偶数,均可等于两个素数之和.
  哥德巴赫所担心的问题是:当一个偶数充分大时,是否还会不会有充分大的两个素数之和用来等于该偶数.
  实际上,担心是没有必要的,可以肯定地说,当一个偶数越大时,而与其该偶数相等的素数对就会越多.
  例:偶数210=199 11=197 13=193 17=191 19=181 29=179 31=173 37=167 43=163
  47=157 53=151 59=149 61=139 71=137 73=131 79=127 83=113 97=109 101=107 103.
  共计有19对.
  由于我们掌握了素数的规律性,给其猜想的证明就容易多了.下面就详尽地、分步地来进行分析证明.
  分析一 一个奇素数的集合,用该集合中的每一个元素,分别与奇素数的集合相加,能够加全一切大于4的偶数.那么,问题就得以解决.运用的这一方法,叫加全法则.
  当用最小素数3与其大于等于3的奇数序列相加,得3 (2N 3).
  N为包括零在内的正整数序列.依次取值,显然就加全了大于4的全部偶数,称其为一次加全.
  为了以后叙述方便,给N加注一个小脚标.一次加全应写成:3 (2N1 3).
  第一步,要筛除3与含3因子的合数.
  3 (2×3N2 3),显然不合猜想的要求,但我们可找出替代它的等价式.
  即5 (2×3N2 7)
  7 (2×3N2 5)
  也就是说,筛除一个3因子却得到了两个可替代的等价式.
  列出全部的算式,即:
  3 (2×3N2 5)……①
  3 (2×3N2 7)……②
  5 (2×3N2 5)……③
  5 (2×3N2 7)……④
  7 (2×3N2 5)……⑤
  7 (2×3N2 7)……⑥
  这6个算式,又可加全大于6的全部偶数,称其为二次加全.
  式中②、③两式等价, ④、⑤两式等价, ①、⑥两式等价.
  分析二 筛除一个3因子,有了两个等价式.筛除5因子时,还会增加等价式吗?若在筛除的素因子不断增大时,而替代它的等价式会大增,这样就可把猜想变为确定.
  为了清晰明了,必须罗列大量算式,而从其数据中寻求等价式增多的原因.
  以二次加全的①~⑥式为基础,进行三次加全.
  取N2=1~5这一节取是为了由6N2向30N3过渡.
  取N2=6~10这一节取是为了补充漏掉的等价式.
  依据①~⑥算式:当N2=1~10时,
  由6N2过渡到30N3,需要筛除5因子.
  那么,三次偶数加全算式为:
  (10) 3 30N3 7
  (12) 5 30N3 7
  (14) 3 30N3 11=7 30N3 7
  (16) 3 30N3 13=5 30N3 11
  (18) 5 30N3 13=7 30N3 11=11 30N3 7
  (20) 3 30N3 17=7 30N3 13=13 30N3 7
  (22) 3 30N3 19=5 30N3 17=11 30N3 11
  (24) 5 30N3 19=7 30N3 17=11 30N3 13=13 30N3 11=17 30N3 7
  (26) 3 30N3 23=7 30N3 19=13 30N3 13=19 30N3 7
  (28) 5 30N3 23=11 30N3 17=17 30N3 11
  (30) 7 30N3 23=11 30N3 19=13 30N3 17=17 30N3 13=19 30N3 11=23 30N3 7
  (32) 3 30N3 29=13 30N3 19=19 30N3 13
  (34) 3 30N3 31=5 30N3 29=11 30N3 23=17 30N3 17=23 30N3 11
  (36) 5 30N3 31=7 30N3 29=13 30N3 23=17 30N3 19=19 30N3 17=
  23 30N3 13=29 30N3 7
  (38) 7 30N3 31=19 30N3 19=31 30N3 7
  (40) 3 30N3 37=11 30N3 29=17 30N3 23=23 30N3 17=29 30N3 11
  (42) 5 30N3 37=11 30N3 31=13 30N3 29=19 30N3 23=23 30N3 19=29 30N3 13=31 30N3 11
  (44) 3 30N3 41=7 30N3 37=13 30N3 31=31 30N3 13=37 30N3 7
  至此,大于8的全部偶数三次加全完成,而且偶数大于16后,等价式不少于3个.
  (46) 3 30N3 43=5 30N3 41=17 30N3 29=23 30N3 23=29 30N3 17
  (48) 5 30N3 43=7 30N3 41=11 30N3 37=17 30N3 31=19 30N3 29=29 30N3 19=31 30N3 17=37 30N3 11=41 30N3 7
  (50) 3 30N3 47=7 30N3 43=13 30N3 37=19 30N3 31=31 30N3 19=37 30N3 13=43 30N3 7   (52) 3 30N3 (49)=5 30N347=11 30N3 41=23 30N3 29=29 30N3 23=41 30N3 11
  (54) 5 30N3 (49)=7 30N3 47=11 30N3 43=13 30N3 41=17 30N3 37=23 30N 31=31 30N3 23=37 30N3 17=41 30N3 13=43 30N3 11=47 30N3 7
  (56) 3 30N3 53=7 30N3 (49)=13 30N3 43=19 30N3 37=37 30N3 19=43 30N3 13=(49) 30N3 7
  (58) 5 30N3 53=11 30N3 47=17 30N3 41=29 30N3 29=41 30N3 17=47 30N3 11
  (60) 7 30N3 53=11 30N3 (49)=13 30N3 47=17 30N3 43=19 30N3 41=23 30N3 37=29 30N33 31=31 30N3 29=37 30N3 23=41 30N3 19=43 30N3 17=47 30N3 13=(49) 30N3 11=53 30N3 7
  (62) 3 30N359=13 30N3 (49)=19 30N3 43=31 30N3 31=43 30N3 19=
  (49) 30N3 13
  (64) 3 30N3 61=5 30N3 59=11 30N3 53=17 30N3 47=41 30N3 23=47 30N3 17=53 30N3 11
  (66) 5 30N3 61=7 30N3 59=13 30N3 53=17 30N3 (49)=19 30N3 47=23 30N3 43=29 30N3 37=37 30N3 29=43 30N3 23=47 30N319=(49) 30N3 17=53 30N3 13=59 30N3 7
  (68)7 30N3 61=19 30N3 (49)=31 30N3 37=37 30N3 31=(49) 30N3 19=61 30N3 7
  (70)3 30N3 67=11 30N3 59=17 30N3 53=23 30N3 47=29 30N3 41=41 30N3 29=47 30N3 23=53 30N3 17=59 30N3 11
  (72)5 30N3 67=11 30N3 61=13 30N3 59=19 30N3 53=23 30N3 (49)=29 30N3 43=31 30N3 41=41 30N3 31=43 30N3 29=(49) 30N3 23=53 30N3 19=59 30N3 13=61 30N3 11
  注:括号中的数值是未被筛除的合数,作为近似素数保留.
  说明:7 30N3 13=13 30N3 7称为互换等价式,为下一步求取更多的等价式打基础.如当N3取1时,7 43=13 37.互换的可行原则,被筛除素数不可互换.
  通过以上大量数据的列出,只为找出偶数增大时,等价式增多的规律.
  从6N2向30N3过渡中,等价式在未被筛除5因子时,它的个数是随N2的取值增大而增加的.由于Q2集合中只有{5,7}这两个元素,因此,在①、⑥两式中,可互换的只有7;在②、③两式中,可互换的只有5;在④、⑤两式中,可互换的是5与7.
  分析三 从一个连续乘积节向下一个连续乘积节过渡时,求取出的等价式,增多的原因,是有了可互换的等价式.在乘积节增大后,可互换的等价式若能大量增加,问题便可解决.
  为说明这一点,还需罗列数据.由30N3乘积节向210N4乘积节过渡中,偶数应大于等于3 30 7=40,因为在30N3中,10与40是等价的,依次到38与68是等价的.在偶数40~72里,只有44、46的等价式最少,是5个,可互换的等价式有3个.
  那么,我们就以44为例.由于Q3集合元素有了8个,使其在7~37范围内,可互换的等价式增加.并且偶数大于等于40后,可互换的等价式不少于3个.
  例:(44) 3 30N3 41=7 30N3 37=13 30N3 31=31 30N3 13=37 30N3 7
  当N3=1时,写成草算式:74=3 71=7 67=13 61=31 43=37 37=43 31=61 13=67 7.
  从44的5个等价式,到74就增加了3个,增加的3个可互换等价式,就是Q3集合中的(7,13,31)这三个元素.所以N3取值大一个,就会多出3个等价式.接下来继续推演(略).
  当N3=7时,由44的5个等价式,到254就增加了3×7=21个.254总共等价式为5 21=26个.
  由于N3=7已经过渡到210N4,必须筛除7与含7因子的合数.
  因为44有5个等价式,产生7与7因子的合数最多是5个,再加上互换中的最多5个互换,那么,应被筛除的等价式不超过2×5=10个.实际254中仅有7个.
  即254近似到Q4时的等价式是26-7=19个.
  列出正规式:(254)
  3 210N4 251=7 210N4 [247]=13 210N4 241=31 210N4 223=43 210N4 211=
  61 210N4 193=67 210N4 [187]=73 210N4 181=97 210N4 157=103 210N4 151=
  127 210N4 127=151 210N4 103=157 210N4 97=181 210N4 73=[187] 210N4 67=   193 210N4 61=211 210N4 43=223 210N4 31=241 210N4 13.
  由210 13=223,那么254的等价式中,小于223的可互换等价式增到了15个.这是因为Q3集合有48个元素,又因为Q3的值域为[11~211],因此,Q集合元素的剧增,使其可互换的等价式大增.
  不妨再简述一下,以254为基础,由N4向N5的过渡状况.
  N4的取值为1~11,当N4=11时,已步入到N5.
  其等价式为19 15×11=184个.
  而最多需筛除11与11因子的合数为19×2=38个.
  那么2310 254=2564时,其等价式最少应有184-38=146个.
  再以2564为基础,简述由N5向N6的过渡状况.
  N5的取值为1~13,当N5=13时,已步入到N6.
  2564的等价式不少于146个,可互换的等价式不少于146-19=127个.
  其等价式不少于146 127×13-2×146=1505个.
  即∏(2D13) 2564=30030 2564=32594这么大的偶数时,不含有3~13的素因子的近似等价式有不少于1505个
  ……
  当由∏(2DK)Nn向∏[2D(K ①)]Nn 1过渡时,
  Nn的取值为1~(K ①),当Nn=K ①时,已步入Nn 1.
  设∏(2DK)Nn充分大的偶数在Nn时的等价式为AK个.
  可互换的等价式为AK-AK-①个.
  那么,Nn 1的近似等价式为:(AK-AK-①)×(K ①)-AK.
  由于AKAK-①,素因子的K值不断地加大,
  所以,(AK-AK-①)×(K ①)AK.
  根据前面的大量数据罗列,通过一步步地分析,至此,结论是:
  在加全偶数的过程中,要依次筛除素因子,被筛除的合数要出现断档位,而断档位又靠增加的等价式来替代,所能替代的等价式是随其偶数的加大是增加的,等价式增加的原因是有可互换的等价式,可互换等价式的增加是来自Q集合的元素的大量增加.因此,当偶数充分大时,与它相等的素数对就会越多.
  这样,我们最后要筛除哥德巴赫的担心,得出确切的定论.
  证毕.
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