第一篇:“哥德巴赫猜想”講義(第10講)
“哥德巴赫猜想”講義
(第10講)
“哥德巴赫猜想”證明(5)
主講王若仲
第9講我們講解到了引理9,這一講我們開始從孫子—高斯定理講起。不曾想2000多年前我國孫子發現的原理現在還能派上大用場。
孫子—高斯定理:如果正整數m1,m2,m3,?,mt兩兩互質,那么同余方程組x≡ai(modmi)(i=1,2,3,?,t)有無窮多解,且這些解關于模M=m1·m2·m3?mt同余,x≡(a1M1′M1+a2M2′M2+a3M3′M3+?+atMt′Mt)(mod M),其中Mi=M/mi,而Mi′是滿足Mi′Mi≡1(modmi)的正整數。
證明:因為(mi、mj)=1(i≠j),所以(Mi、mi)=1(i=1,2,3,?,t),從而Mix≡1(modmi)有唯一解,則x≡Mi′(modmi)。又因M=Mimi,Mi′是滿足Mi′Mi≡1(modmi)的正整數,設Mi′Miai=himiai+ai,我們令hi=m1·m2·m3?mi-1·mi+1?mt,令a=a1+a2+a3+?+at,則a1M1′M1+a2M2′M2+a3M3′M3+?+atMt′Mt≡a(modm1m2m3?mt),即x≡(a1M1′M1+a2M2′M2+a3M3′M3+?+atMt′Mt)(mod M)是同余式組x≡ai(modmi)(i=1,2,3,?,t)的一個解。再說因為正整數m1,m2,m3,?,mt兩兩互質,那么同余方程組x≡ai(modmi)(i=1,2,3,?,t)有無窮多解,且任一解均可化為m1·m2·m3?mtu+b的形式,其中u為正整數,b為整數,0?b<m1·m2·m3?mt,而(m1·m2·m3?mtu+b)÷(m1·m2·m3?mt)的余數為b,故同余
方程組x≡a((i=1,2,3,?,t)的任一解關于模M=m1·m2·m3?imodmi)mt同余。
若x1,x2均適合同余式組x≡ai(modmi)(i=1,2,3,?,t),則x1≡a(modm1m2m3?mt),x2≡a(modm1m2m3?mt),所以x1≡x(2modm1m2m3?mt),又因(mi、mj)=1(i≠j),所以x1≡x2(modm1m2m3?mt),即x1≡x2(modM),故同余式組x≡ai(modmi)(i=1,2,3,?,t)的解唯一,即就是余數唯一。
同余性質定理1:若a≡b(modm),(k,m)=1,k為正整數,則ka≡kb(modkm)。
證明:因為a≡b(modm),我們設a=mu+r,b=mu′+r,r<m,又因為(k,m)=1,k為正整數,則ka=kmu+kr,kb=kmu′+kr,而kr<km,故ka≡kb(modkm)。
同余性質定理2:若a≡b(modm),b≡c(modm),則a≡c(modm)。證明:因為a≡b(modm),我們設a=mu+r,b=mu′+r,r<m,又因為b≡c(modm),又設c=mu"+r,顯然a≡c(modm)。
參考文獻
[1]戎士奎,十章數論(貴州教育出版社)1994年9月第1版
[2]閔嗣鶴,嚴士健,初等數論(人民教育出版社)1983年2月第6版 [3]劉玉璉,付沛仁,數學分析(高等教育出版社)1984年3月第1版
[4]王文才,施桂芬,數學小辭典(科學技術文藝出版社)1983年2月第1版
二〇一四年四月十七日
第二篇:“哥德巴赫猜想”講義(第19講)
“哥德巴赫猜想”講義
(??
所以對于“偶數2m=奇數+奇數”來說,就只有下面幾種情形: ①偶數2m=奇合數+奇合數,②偶數2m=奇合數+奇素數,③偶數2m=奇素數+奇素數,④偶數2m=1+奇合數,⑤偶數2m=1+奇素數。
對于“偶數2m=奇數+奇數”的情形,我們下面一步一步具體分析:
(ⅰ)、對于偶數2m,當m為奇素數時,我們不妨令m=p,p為奇素數,那么2m=p+p,這種情形下,顯然偶數2m可表為“奇素數+奇素數”。
(ⅱ)、對于偶數2m,假如集合{(2m-p1),(2m-p2),(2m-p3),?,(2m-pt)}中至少有一個奇數為奇素數,我們不妨令(2m-pi)為奇素數,pi∈{p1,p2,p3,?,pt},那么2m=(2m-pi)+pi,顯然偶數2m可表為“奇素數+奇素數”。
“哥德巴赫猜想?針對的是無窮的偶數,為了解決無窮的問題,一般情況下,我們設定一個非常大的偶數2m,設奇素數p1,p2,p3,?,pt均為不大于√2m的全體奇素數(pi< pj,i<j,i、j=1,2,3,?,t),t∈N;并且假設偶數2m均不含有奇素數因子p1,p2,p3,?,pt,為了解保奇素數p1,p2,p3,?,pt均要被篩除,我們還要假設集合{(2m-p1),(2m-p2),(2m-p3),?,(2m-pt)}中的奇數均為奇合數;因為偶數2m=(2m-p1)+ p1,2m=(2m-p2)+ p2,2m=(2m-p3)+ p3,?,2m=(2m-pt)+ pt。在說上面這樣的情形在無窮多的偶數中是必然存在的。說明白了就是對偶數2m對應的集合{1,3,5,7,9,?,(2m-3),(2m-1)}中的奇數,要達到篩除的最大化,即達到篩除的極限。
如果我們設集合A={1,3,5,7,9,?,(2m-3),(2m-1)},又設集合A1={ p1,3p1,5p1,7p1,9p1,?,(2m1-1)p1},集合A1′={(2m-p1),(2m-3p1),(2m-5p1),(2m-7p1),(2m-9p1),(2m-11p1),?,[2m-(2m1-1)p1]},集合A2={p2,3p2,5p2,7p2,9p2,?,(2m2-1)p2},集合A2′={(2m-p2),(2m-3p2),(2m-5p2),(2m-7p2),(2m-9p2),(2m-11p2),?,[2m-(2m2-1)p2]},集合A3={p3,3p3,5p3,7p3,9p3,?,(2m3-1)p3},集合A3′={(2m-p3),(2m-3p3),(2m-5p3),(2m-7p3),(2m-9p3),(2m-11p3),?,[2m-(2m3-1)p3]},?,集合At={pt,3pt,5pt,7pt,9pt,?,(2mt-1)pt},集合At′={(2m-pt),(2m-3pt),(2m-5pt),(2m-7pt),(2m-9pt),(2m-11pt),?,[2m-(2mt-1)pt]};其中奇數(2m1-1)p1為該表達形式下不大于奇數(2m-1)的最大奇數,奇數(2m2-1)p2為該表達形式下不大于奇數(2m-1)的最大奇數,奇數(2m3-1)p3為該表達形式下不大于奇數(2m-1)的最大奇數,?,奇數(2mt-1-1)pt-1為該表達形式下不大于奇數(2m-1)的最大奇數,奇數(2mt-1)pt為該表達形式下不大于奇數(2m-1)的最大奇數。
對于偶數2m以內的全體奇數,偶數2m對應的集合{1,3,5,7,9,?,(2m-3),(2m-1)},我們在集合A={1,3,5,7,9,?,(2m-3),(2m-1)}中進行埃拉托斯特尼順篩和埃拉托斯特尼逆篩這兩種篩法配合篩:
〈1〉在集合A中篩除屬于集合A1中的奇數,又在集合A中篩除屬于集合A1′中的奇數,得到集合B1;因為我們設偶數2m均不含有奇素數因子p1,p2,p3,?,pt。所以集合A和集合A1無公共元素。〈2〉在集合B1中篩除屬于集合A2中的奇數,又在集合B1中篩除屬于集合A2′中的奇數,得到集合B2;
〈3〉在集合B2中篩除屬于集合A3中的奇數,又在集合B2中篩除屬于集合A3′中的奇數,得到集合B3;
┇
〈t-1〉在集合Bt-2中篩除屬于集合At-1中的奇數,又在集合Bt-2
中篩除屬于集合At-1′中的奇數,得到集合Bt-1;
〈t〉在集合Bt-1中篩除屬于集合At中的奇數,又在集合Bt-1中篩除屬于集合At′中的奇數,最終得到集合Bt。
最后在集合Bt中再篩除奇數1和(2m-1)得到集合H,如果我們 能判定集合H中確實有奇數,那么集合H中的奇數必定為奇素數,同時還能判定偶數2m可表為兩個奇素數之和。因為集合{1,3,5,7,9,?,(2m-3),(2m-1)}中的奇數經過上面的配合篩后,如下情形中的奇數被全部篩除:
①偶數2m=奇合數+奇合數,②偶數2m=奇合數+奇素數,③偶數2m=1+奇合數,④偶數2m=1+奇素數。
說明最后在集合H中的奇數必定為奇素數,并且集合H中的奇數必定
只滿足“偶數2m=奇素數+奇素數”的情形。
參考文獻
[1]戎士奎,十章數論(貴州教育出版社)1994年9月第1版
[2]閔嗣鶴,嚴士健,初等數論(人民教育出版社)1983年2月第6版 [3]劉玉璉,付沛仁,數學分析(高等教育出版社)1984年3月第1版
[4]王文才,施桂芬,數學小辭典(科學技術文藝出版社)1983年2月第1版
二〇一四年四月二十日?
第三篇:“哥德巴赫猜想”講義(第12講)
“哥德巴赫猜想”講義
(第12講)“哥德巴赫猜想”證明(7)
主講王若仲
第11講我們講解了核心部分的定理1,這一講我們講核心部分的定理2。
定理2:對于任何一個比較大的偶數2m,設奇素數p1,p2,p3,?,pt均為不大于√2m的全體奇素數(pi< pj,i<j,i、j=1,2,3,?,t),t∈N,且偶數2m均不含有奇素數因子p1,p2,p3,?,pt;那么集合{ pi,2pi,3pi,4pi,5pi,?,mipi }∩{ pj,2pj,3pj,4pj,5pj,?,mjpj }∩?∩{pr,2pr,3pr,4pr,5pr,?,mrpr}∩{ps,2ps,3ps,4ps,5ps,?,ms ps }中正整數的總個數與集合{(2m-pi),(2m-2pi),(2m-3pi),(2m-4pi),(2m-5pi),?,(2m-mipi)}∩{(2m-pj),(2m-2pj),(2m-3pj),(2m-4pj),(2m-5pj),?,(2m-mjpj)}∩?∩{(2m-pr),(2m-2pr),(2m-3pr),(2m-4pr),(2m-5pr),?,(2m-mrpr)}∩{(2m-ps),(2m-2ps),(2m-3ps),(2m-4ps),(2m-5ps),?,(2m-msps)}中正整數的總個數相等。其中pi,pj,?,pr,ps為兩兩互不相同的奇素數,且均小于√2m;mipi為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數,mjpj為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數,?,mrpr為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數,msps為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數。
證明:對于集合{(2m-pi),(2m-2pi),(2m-3pi),(2m-4pi),(2m-5pi),?,(2m-mipi)},我們令2m-mipi=hi,因為mipi為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數,顯然hi<pi,則2m-(mi-1)pi=2m-mipi+pi=pi+hi,2m-(mi-2)pi=2m-mip i+2pi=2pi+hi,?,(2m-2pi)= 2m-[mi-(mi-2)]p1=(mi-2)pi+2m-mipi=(mi-2)pi+hi,(2m-pi)=2m-[mi-(mi-1)]p1 =(mi-1)pi+2m-mipi =(mi-1)pi+hi;那么集合{(2m-pi),(2m-2pi),(2m-3pi),(2m-4pi),(2m-5pi),?,(2m-mipi)}={hi,(pi+hi),(2pi+hi),?,[(mi-2)pi+hi],[(mi-1)pi+hi]};
我們令2m-mjpj=hj;?;2m-mrpr=hr;2m-msps=hs。同理可得:(2m-pj){,(2m-2pj),(2m-3pj),(2m-4pj),(2m-5pj),?,(2m-mjpj)}={hj,(pj+hj),(2pj+hj),?,[(mj-2)pj+hj],[(mj-1)pj+hj]},?,{(2m-pr),(2m-2pr),(2m-3pr),(2m-4pr),(2m-5pr),?,(2m-mrpr)}={hr,(pr+hr),(2pr+hr),?,[(mr-2)pr+hr],[(mr-1)pr+hr]},{(2m-ps),(2m-2ps),(2m-3ps),(2m-4ps),(2m-5ps),?,(2m-msps)}={hs,(ps+hs),(2ps+hs),?,[(ms-2)ps+hs],[(ms-1)ps+hs]}。
因為前面令2m-mipi=hi,2m-mjpj=hj;?;2m-mrpr=hr;2m-msps=hs。那么有2m≡hi(modpi),2m≡hj(modpj),?,2m≡hr(modpr),2m≡hs(modps);所以集合{(2m-pi),(2m-2pi),(2m-3pi),(2m-4pi),(2m-5pi),?,(2m-mipi)}對應同余方程xi≡h(;集合{(2m-pj),imodpi)(2m-2pj),(2m-3pj),(2m-4pj),(2m-5pj),?,(2m-mjpj)}對應同余方程xj≡hj(modpj);?;集合{(2m-pr),(2m-2pr),(2m-3pr),(2m-4pr),(2m-5pr),?,(2m-mrpr)}對應同余方程xr≡hr(modpr);
集合{(2m-ps),(2m-2ps),(2m-3ps),(2m-4ps),(2m-5ps),?,(2m-msps)}對應同余方程xs≡hs(modps)。
由孫子—高斯定理可知,同余方程組xi≡hi(modpi),xj≡hj
(modpj),?,xr≡hr(modpr),xs≡hs(modps)有無窮多解,且這些解關于模M=pipj?prps同余,又因為偶數2m是同余方程xi≡h(imodpi)的解,偶數2m也是同余方程xj≡hj(modpj)的解,?,偶數2m也是同余方程xr≡hr(modpr)的解,偶數2m也是同余方程xs≡hs(modps)的解;那么偶數2m也是同余方程組xi≡h(,xj≡h(,?,imodpi)jmodpj)xr≡hr(modpr),xs≡hs(modps)的一個解。那么同余方程組xi≡hi(modpi),xj≡hj(modpj),?,xr≡hr(modpr),xs≡hs(modps)的解總可以轉化為同余方程y≡k(modpipj?prps)的解, k為小于pipj?prps的正整數,且k=2m-pipj?prpsu,pipj?prpsu為小于偶數2m的最大正整數。那么2m-(u-1)pipj?prps=2m-pipj?prpsu+pipj?prps=pipj?prps+k,2m-(u-2)pipj?prps=2m-pipj?prpsu+2pipj?prps=2pipj?prps+k,?,(2m-2pipj?prps)=2m-[u-(u-2)] pipj?prps=(u-2)pipj?prps+2m-pipj?prpsu=(u-2)pipj?prps+k,(2m-pipj?prps)=2m-[u-(u-1)] pipj?prps=(u-1)pipj?prps +2m-pipj?prpsu=(u-1)pipj?prps+k;那么集合{(2m-pipj?prps),(2m-2pipj?prps),(2m-3pipj?prps),(2m-4pipj?prps),(2m-5pipj?prps),?,(2m-upipj?prps)}={ k,(pipj?prps+k),(2pipj?prps+ k),?,[(u-2)pipj?prps+k],[(u-1)pipj?prps+k]}。
又從前面可知,偶數2m是同余方程y≡k(modpipj?prps)的一個
解,則偶數2m=upipj?prps+k。所以k對應pipj?prpsu,(pipj?prps+k)對應pipj?prp(,(2pipj?prps+k)對應pipj?prp(,(3pipj?su-1)su-2)prps+k)對應pipj?prps(u-3),?,[(u-1)pipj?prps+k]對應pipj?prps。故集合{ pi,2pi,3pi,4pi,5pi,?,mipi }∩{ pj,2pj,3pj,4pj,5pj,?,mjpj }∩?∩{pr,2pr,3pr,4pr,5pr,?,mrpr}∩{ps,2ps,3ps,4ps,5ps,?,ms ps }中正整數的總個數與集合{(2m-pi),(2m-2pi),(2m-3pi),(2m-4pi),(2m-5pi),?,(2m-mipi)}∩{(2m-pj),(2m-2pj),(2m-3pj),(2m-4pj),(2m-5pj),?,(2m-mjpj)}∩?∩{(2m-pr),(2m-2pr),(2m-3pr),(2m-4pr),(2m-5pr),?,(2m-mrpr)}∩{(2m-ps),(2m-2ps),(2m-3ps),(2m-4ps),(2m-5ps),?,(2m-msps)}中正整數的總個數相等。故定理2成立。
?例
5:證明集合{3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,39,42,45,48,51,54,57,60,63,66,69,72,75,78,81,84,87,90,93,96,99}∩{7,14,21,28,35,42,49,56,63,70,77,84,91,98}中正整數的總個數與{(100-3),(100-6),(100-9),(100-12),(100-15),(100-18),(100-21),(100-24),(100-27),(100-30),(100-33),(100-36),(100-39),(100-42),(100-45),(100-48),(100-51),(100-54),(100-57),(100-60),(100-63),(100-66),(100-69),(100-72),(100-75),(100-78),(100-81),(100-84),(100-87),(100-90),(100-93),(100-96),(100-99)}∩{(100-7),(100-14),(100-21),(100-28),(100-35),(100-42),(100-49),(100-56),(100-63),(100-70),(100-77),(100-84),(100-91),(100-98)}中正整數的總個數相等。
證明:因為集合{3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,39,42,45,48,51,54,57,60,63,66,69,72,75,78,81,84,87,90,93,96,99}∩{7,14,21,28,35,42,49,56,63,70,77,84,91,98}={21,42,63,84}。
又因為集合{(100-3),(100-6),(100-9),(100-12),(100-15),(100-18),(100-21),(100-24),(100-27),(100-30),(100-33),(100-36),(100-39),(100-42),(100-45),(100-48),(100-51),(100-54),(100-57),(100-60),(100-63),(100-66),(100-69),(100-72),(100-75),(100-78),(100-81),(100-84),(100-87),(100-90),(100-93),(100-96),(100-99)}∩{(100-7),(100-14),(100-21),(100-28),(100-35),(100-42),(100-49),(100-56),(100-63),(100-70),(100-77),(100-84),(100-91),(100-98)}={(100-21),(100-42),(100-63),(100-84)}。所以集合{3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,39,42,45,48,51,54,57,60,63,66,69,72,75,78,81,84,87,90,93,96,99}∩{7,14,21,28,35,42,49,56,63,70,77,84,91,98}中正整數的總個數與{(100-3),(100-6),(100-9),(100-12),(100-15),(100-18),(100-21),(100-24),(100-27),(100-30),(100-33),(100-36),(100-39),(100-42),(100-45),(100-48),(100-51),(100-54),(100-57),(100-60),(100-63),(100-66),(100-69),(100-72),(100-75),(100-78),(100-81),(100-84),(100-87),(100-90),(100-93),(100-96),(100-99)}∩{(100-7),(100-14),(100-21),(100-28),(100-35),(100-42),(100-49),(100-56),(100-63),(100-70),(100-77),(100-84),(100-91),(100-98)}中正整數的總個數均為4個。(證畢)
參考文獻
[1]戎士奎,十章數論(貴州教育出版社)1994年9月第1版
[2]閔嗣鶴,嚴士健,初等數論(人民教育出版社)1983年2月第6版 [3]劉玉璉,付沛仁,數學分析(高等教育出版社)1984年3月第1版
[4]王文才,施桂芬,數學小辭典(科學技術文藝出版社)1983年2月第1版
?
二〇一四年四月十八日?
第四篇:“哥德巴赫猜想”講義(第14講)
“哥德巴赫猜想”講義
(第14講)“哥德巴赫猜想”證明(9)
主講王若仲
第13講我們講解了核心部分的定理3,這一講我們講核心部分的定理4。
定理4:對于任何一個比較大的偶數2m,設奇素數p1,p2,p3,?,pt均為不大于√2m的全體奇素數(pi′<pj′,i′<j′,i′、j′=1,2,3,?,t),t∈N,且偶數2m均不含有奇素數因子p1,p2,p3,?,pt;那么集合{ pi,2pi,3pi,4pi,5pi,?,mipi }∩{ pj,2pj,3pj,4pj,5pj,?,mjpj }∩?∩{pr,2pr,3pr,4pr,5pr,?,mrpr}∩{ps,2ps,3ps,4ps,5ps,?,ms ps }∩{pe,2pe,3pe,4pe,5pe,?,mepe}∩{pu,2pu,3pu,4pu,5pu,?,mupu}∩?∩{pv,2pv,3pv,4pv,5pv,?,mvpv}∩{pw,2pw,3pw,4pw,5pw,?,mwpw}中正整數的總個數與集合{(2m-pi),(2m-2pi),(2m-3pi),(2m-4pi),(2m-5pi),?,(2m-mipi)}∩{(2m-pj),(2m-2pj),(2m-3pj),(2m-4pj),(2m-5pj),?,(2m-mjpj)}∩?∩{(2m-pr),(2m-2pr),(2m-3pr),(2m-4pr),(2m-5pr),?,(2m-mrpr)}∩{(2m-ps),(2m-2ps),(2m-3ps),(2m-4ps),(2m-5ps),?,(2m-msps)}∩{pe,2pe,3pe,4pe,5pe,?,mepe}∩{pu,2pu,3pu,4pu,5pu,?,mupu}∩?∩{pv,2pv,3pv,4pv,5pv,?,mvpv}∩{pw,2pw,3pw,4pw,5pw,?,mwpw}中正整數的總個數相等。其中其中pi,pj,?,mipi為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數,mjpj為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數,?,mrpr為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數,msps為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數,mepe為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數,mupu為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數,?,mvpv為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數,mwpw為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數。
證明:對于集合{(2m-pi),(2m-2pi),(2m-3pi),(2m-4pi),(2m-5pi),?,(2m-mipi)},我們令2m-mipi=hi,因為mipi為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數,顯然hi<pi,則2m-(mi-1)pi=2m-mipi+pi=pi+hi,2m-(mi-2)pi=2m-mip i+2pi=2pi+hi,?,(2m-2pi)= 2m-[mi-(mi-2)]pi=(mi-2)pi+2m-mipi=(mi-2)pi+hi,(2m-pi)=2m-[mi-(mi-1)]p1 =(mi-1)pi+2m-mipi =(mi-1)pi+hi;那么集合{(2m-pi),(2m-2pi),(2m-3pi),(2m-4pi),(2m-5pi),?,(2m-mipi)}={hi,(pi+hi),(2pi+hi),?,[(mi-2)pi+hi],[(mi-1)pi+hi]};我們令2m-mjpj=hj;?;2m-mrpr=hr;2m-msps=hs。同理可得:{(2m-pj),(2m-2pj),(2m-3pj),(2m-4pj),(2m-5pj),?,(2m-mjpj)}={hj,(pj+hj),(2pj+hj),?,[(mj-2)pj+hj],[(mj-1)pj+hj]},?,{(2m-pr),(2m-2pr),(2m-3pr),(2m-4pr),(2m-5pr),?,(2m-mrpr)}={hr,(pr+hr),(2pr+hr),?,[(mr-2)pr+hr],[(mr-1)pr+hr]},{(2m-ps),(2m-2ps),(2m-3ps),(2m-4ps),(2m-5ps),?,(2m-msps)}={hs,因為前面令2m-mipi=hi,2m-mjpj=hj;?;2m-mrpr=hr;2m-msps=hs。那么有2m≡hi(modpi),2m≡hj(modpj),?,2m≡hr(modpr),2m≡hs(modps);所以集合{(2m-pi),(2m-2pi),(2m-3pi),(2m-4pi),(2m-5pi),?,(2m-mipi)}對應同余方程xi≡h(;集合{(2m-pj),imodpi)(2m-2pj),(2m-3pj),(2m-4pj),(2m-5pj),?,(2m-mjpj)}對應同余方程xj≡hj(modpj);?;集合{(2m-pr),(2m-2pr),(2m-3pr),(2m-4pr),(2m-5pr),?,(2m-mrpr)}對應同余方程xr≡hr(modpr);集合{(2m-ps),(2m-2ps),(2m-3ps),(2m-4ps),(2m-5ps),?,(2m-msps)}對應同余方程xs≡hs(modps)。
由孫子—高斯定理可知,同余方程組xi≡hi(modpi),xj≡hj(modpj),?,xr≡hr(modpr),xs≡hs(modps)有無窮多解,且這些解關于模M=pipj?prps同余,因為(pepu?pvpw,pipj?prps)=1,由同余性質定理1可知,同余方程組xi≡hi(modpi),xj≡hj(modpj),?,xr≡hr(modpr),xs≡hs(modps)的任一解與pepu?pvpw的乘積關于模M′=pipj?prpspepu?pvpw同余,又因為偶數2m是同余方程xi≡hi(modpi)的解,偶數2m也是同余方程xj≡hj(modpj)的解,?,偶數2m也是同余方程xr≡hr(modpr)的解,偶數2m也是同余方程xs≡hs(modps)的解;那么偶數2m也是同余方程組xi≡h(,xj≡h(,?,imodpi)jmodpj)xr≡hr(modpr),xs≡hs(modps)的一個解。在偶數2m范圍內,同余方程組xi≡hi(modpi),xj≡hj(modpj),?,xr≡hr(modpr),xs≡hs(modps)的所有解對應集合{ h′,(pipj?prps+h′),(2pipj?prps+h′),′]},其中vpipj?prps?pt為不大于偶數2m的最大正整數。顯然集合{ h′,(pipj?prps +h′),(2 pipj?prps +h′),(3 pipj?prps +h′),?,[(v-2)pipj?prps+h′],[(v-1)pipj?prps+h′]} 對應同余方程w≡h′(mod pipj?prps)。
我們設集合{(2m-pi),(2m-2pi),(2m-3pi),(2m-4pi),(2m-5pi),?,(2m-mipi)}∩{(2m-pj),(2m-2pj),(2m-3pj),(2m-4pj),(2m-5pj),?,(2m-mjpj)}∩?∩{(2m-pr),(2m-2pr),(2m-3pr),(2m-4pr),(2m-5pr),?,(2m-mrpr)}∩{(2m-ps),(2m-2ps),(2m-3ps),(2m-4ps),(2m-5ps),?,(2m-msps)}∩{pe,2pe,3pe,4pe,5pe,?,mepe}∩{pu,2pu,3pu,4pu,5pu,?,mupu}∩?∩{pv,2pv,3pv,4pv,5pv,?,mvpv}∩{pw,2pw,3pw,4pw,5pw,?,mwpw}中的任一奇數均對應同余方程y≡a(modpipj?prpspepu?pvpw)的一個解,則a為小于pipj?prpspepu?pvpw的正整數,因為同余方程組xi≡hi(modpi),xj≡hj(modpj),?,xr≡hr(modpr),xs≡hs(modps)的任一解與pepu?pvpw的乘積關于模M′=pipj?prpspepu?pvpw 同余,由同余性質定理1可知,a=pepu?pvpwh′,我們再設同余方程z≡h′(mod pipj?prpspepu?pvpw),那么在偶數2m范圍內,同余方程z≡h′(mod pipj?prpspepu?pvpw)的所有解對應的集合為{ h′,(pipj?prpspepu?pvpw +h′),(2 pipj?prpspepu?pvpw +h′),(3 pipj?prpspepu?pvpw +h′),?,[(u-2)pipj?prpspepu?pvpw +h′],[(u-1)pipj?prpspepu?pvpw +h′]},其中u pipj?prpspepu?pvpw為不大于偶數2m的最大正整數;顯然pepu?pvpwh′<
pipj?prpspepu?pvpw,所以在偶數2m范圍內,同余方程y≡a(modpipj?prpspepu?pvpw)的所有解對應的集合為{ a,(pipj?prpspepu?pvpw +a),(2pipj?prpspepu?pvpw +a),(3pipj?prpspepu?pvpw +a),?,[(u-2)pipj?prpspepu?pvpw +a],[(u-1)pipj?prpspepu?pvpw+a]},顯然(u-1)pipj?prpspepu?pvpw+pepu?pvpwh′<2m。所以a對應pipj?prpspepu?pvpwu,(pipj?prpspepu?pvpw+a)對應pipj?prpspepu?pvp(,(2pipj?wu-1)prpspepu?pvpw+a)對應p1p2p3?pt(u-2),(3p1p2p3?pt+a)對應p1p2p3?p(,?,[(u-1)pipj?prpspepu?pvpw+a]對應pipj?prpspepu?pvpw。tu-3)
所以集合{ pi,2pi,3pi,4pi,5pi,?,mipi }∩{ pj,2pj,3pj,4pj,5pj,?,mjpj }∩?∩{pr,2pr,3pr,4pr,5pr,?,mrpr}∩{ps,2ps,3ps,4ps,5ps,?,ms ps }∩{pe,2pe,3pe,4pe,5pe,?,mepe}∩{pu,2pu,3pu,4pu,5pu,?,mupu}∩?∩{pv,2pv,3pv,4pv,5pv,?,mvpv}∩{pw,2pw,3pw,4pw,5pw,?,mwpw}中正整數的總個數與集合{(2m-pi),(2m-2pi),(2m-3pi),(2m-4pi),(2m-5pi),?,(2m-mipi)}∩{(2m-pj),(2m-2pj),(2m-3pj),(2m-4pj),(2m-5pj),?,(2m-mjpj)}∩?∩{(2m-pr),(2m-2pr),(2m-3pr),(2m-4pr),(2m-5pr),?,(2m-mrpr)}∩{(2m-ps),(2m-2ps),(2m-3ps),(2m-4ps),(2m-5ps),?,(2m-msps)}∩{pe,2pe,3pe,4pe,5pe,?,mepe}∩{pu,2pu,3pu,4pu,5pu,?,mupu}∩?∩{pv,2pv,3pv,4pv,5pv,?,mvpv}∩{pw,2pw,3pw,4pw,5pw,?,mwpw}中正整數的總個數相等。故定理4成立。
參考文獻
[1]戎士奎,十章數論(貴州教育出版社)1994年9月第1版
[2]閔嗣鶴,嚴士健,初等數論(人民教育出版社)1983年2月第6版 [3]劉玉璉,付沛仁,數學分析(高等教育出版社)1984年3月第1版
[4]王文才,施桂芬,數學小辭典(科學技術文藝出版社)1983年2月第1版
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二〇一四年四月十九日?
第五篇:“哥德巴赫猜想”講義(第13講)
“哥德巴赫猜想”講義
(第13講)“哥德巴赫猜想”證明(8)
主講王若仲
第12講我們講解了核心部分的定理2,這一講我們講核心部分的定理3。
定理3:對于任何一個比較大的偶數2m,設奇素數p1,p2,p3,?,pt均為不大于√2m的全體奇素數(pi< pj,i<j,i、j=1,2,3,?,t),t∈N,且偶數2m均不含有奇素數因子p1,p2,p3,?,pt;那么集合{p1,2p1,3p1,4p1,5p1,?,m1p1}∩{p2,2p2,3p2,4p2,5p2,?,m2p2}∩{p3,2p3,3p3,4p3,5p3,?,m3p3}∩?∩{pt,2pt,3pt,4pt,5pt,?,mtpt}中正整數的總個數與集合{p1,2p1,3p1,4p1,5p1,?,m1p1}∩{p2,2p2,3p2,4p2,5p2,?,m2p2}∩{p3,2p3,3p3,4p3,5p3,?,m3p3}∩?∩{pr,2pr,3pr,4pr,5pr,?,mrpr}∩{(2m-pr+1),(2m-2pr+1),(2m-3pr+1),(2m-4pr+1),(2m-5pr+1),?,(2m-mr+1pr+1)}∩{(2m-pr+2),(2m-2pr+2),(2m-3pr+2),(2m-4pr+2),(2m-5pr+2),?,(2m-mr+2pr+2)}∩{(2m-pr+3),(2m-2pr+3),(2m-3pr+3),(2m-4pr+3),(2m-5pr+3),?,(2m-mr+3pr+3)}∩?∩{(2m-pt),(2m-2pt),(2m-3pt),(2m-4pt),(2m-5pt),?,(2m-mtpt)}中正整數的總個數相等。其中m1p1為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數,m2p2為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數,m3p3為對應的集合情形下不大于偶數
2m的最大正整數,?,mtpt為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數。
證明:對于集合{(2m-pr+1),(2m-2pr+1),(2m-3pr+1),(2m-4pr+1),(2m-5pr+1),?,(2m-mr+1pr+1)},我們令2m-mr+1pr+1=hr+1,因為mr+1pr+1為對應的集合情形下不大于偶數2m的最大正整數,顯然hr+1<pr+1,則2m-(mr+1-1)pr+1=2m-mr+1pr+1+pr+1=pr+1+hr+1,2m-(mr+1-2)pr+1=2m-m r+1p
r+1
+2pr+1=2pr+1+hr+1,?,(2m-2pr+1)= 2m-[m r+1-(m r+1-2)]pr+1=(mr+1-2)
pr+1+2m-m r+1pr+1=(m r+1-2)pr+1+hr+1,(2m-pr+1)=2m-[mr+1-(mr+1-1)]pr+1 =(mr+1-1)pr+1+2m-mr+1pr+1 =(mr+1-1)pr+1+hr+1;那么集合{(2m-pr+1),(2m-2pr+1),(2m-3pr+1),(2m-4pr+1),(2m-5pr+1),?,(2m-mr+1pr+1)}={(pr+1-kr+1),(2pr+1-kr+1),(3pr+1-kr+1),?,[(mr+1-1)pr+1-kr+1],(mr+1pr+1-kr+1)}={ hr+1,(pr+1+hr+1),(2pr+1+hr+1),?,[(mr+1-2)pr+1+hr+1],[(mr+1-1)pr+1+hr+1]};我們令2m-mr+2p r+2=hr+2;2m-mr+3pr+3=hr+3;?;2m-mtpt=ht;同理可得:集合{(2m-pr+2),(2m-2pr+2),(2m-3pr+2),(2m-4pr+2),(2m-5pr+2),?,(2m-mr+2pr+2)}={ hr+2,(pr+2+hr+2),(2pr+2+hr+2),?,[(mr+2-2)pr+2+hr+2],[(mr+2-1)pr+2+hr+2]};集合{(2m-pr+3),(2m-2pr+3),(2m-3pr+3),(2m-4pr+3),(2m-5pr+3),?,(2m-mr+3pr+3)}={ hr+3,(pr+3+hr+3),(2pr+3+hr+3),?,[(mr+3-2)pr+3+hr+3],[(mr+3-1)pr+3+hr+3]};?;集合{(2m-pt),(2m-2pt),(2m-3pt),(2m-4pt),(2m-5pt),?,(2m-mtpt)}={ ht,(pt+ht),(2pt+ht),?,[(mt-2)pt+ht],[(mt-1)pt+ht]}。
因為前面令2m-mr+1pr+1=hr+1,2m-mr+2p r+2=hr+2;2m-mr+3pr+3=hr+3;?;
2m-mtpt=ht。那么有2m≡hr+1(modpr+1),2m≡hr+2(modpr+2),2m≡hr+3(modpr+3),?,2m≡ht(modpt);所以集合{(2m-pr+1),(2m-2pr+1),(2m-3pr+1),(2m-4pr+1),(2m-5pr+1),?,(2m-mr+1pr+1)}對應同余方程xr+1≡hr+1(modpr+1);集合{(2m-pr+2),(2m-2pr+2),(2m-3pr+2),(2m-4pr+2),(2m-5pr+2),?,(2m-mr+2pr+2)}對應同余方程xr+2≡hr+2(modpr+2);集合{(2m-pr+3),(2m-2pr+3),(2m-3pr+3),(2m-4pr+3),(2m-5pr+3),?,(2m-mr+3pr+3)}對應同余方程xr+3≡hr+3(modpr+3);?;集合{(2m-pt),(2m-2pt),(2m-3pt),(2m-4pt),(2m-5pt),?,(2m-mtpt)}對應同余方程xt≡ht(modpt)。
由孫子—高斯定理可知,同余方程組x≡h i(modpi)(i= r+1, r+2, r+3,?,t)有無窮多解,且這些解關于模M=pr+1pr+2p r+3?pt同余,因為(p1p2p3?pr,pr+1pr+2p r+3?pt)=1,由同余性質定理1可知,同余方程組x≡hi(modpi)(i= r+1, r+2, r+3,?,t)的任一解與p1p2p3?pr的乘積關于模M′=p1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt同余,又因為偶數2m是同余方程x≡hr+1(modpr+1)的解,偶數2m也是同余方程x≡h r+2(modp r+2)的解,偶數2m也是同余方程x≡h r+3(modp r+3)的解,?,偶數2m也是同余方程x≡ht(modpt)的解;那么偶數2m也是同余方程組x≡h i(modpi)(i= r+1, r+2, r+3,?,t)的一個解;在偶數2m范圍內,同余方程組x≡h i(modpi)(i= r+1, r+2, r+3,?,t)的所有解對應集合{ h′,(pr+1pr+2p r+3?pt+h′),(2pr+1pr+2p r+3?pt+h′),(3pr+1pr+2p
r+3
?pt+h′),?,[(v-2)pr+1pr+2p r+3?pt,+h′],[(v-1)pr+1pr+2p r+3?
pt+h′]},其中vpr+1pr+2p r+3?pt為不大于偶數2m的最大正整數。顯然
集合{ h′,(pr+1pr+2p r+3?pt+h′),(2pr+1pr+2p r+3?pt+h′),(3pr+1pr+2p r+3?pt+h′),?,[(v-2)pr+1pr+2p r+3?pt,+h′],[(v-1)pr+1pr+2p r+3?pt+h′]} 對應同余方程w≡h′(modpr+1pr+2p r+3?pt)。
我們設集合{p1,2p1,3p1,4p1,5p1,?,m1p1}∩{p2,2p2,3p2,4p2,5p2,?,m2p2}∩{p3,2p3,3p3,4p3,5p3,?,m3p3}∩?∩{pr,2pr,3pr,4pr,5pr,?,mrpr}∩{(2m-pr+1),(2m-2pr+1),(2m-3pr+1),(2m-4pr+1),(2m-5pr+1),?,(2m-mr+1pr+1)}∩{(2m-pr+2),(2m-2pr+2),(2m-3pr+2),(2m-4pr+2),(2m-5pr+2),?,(2m-mr+2pr+2)}∩{(2m-pr+3),(2m-2pr+3),(2m-3pr+3),(2m-4pr+3),(2m-5pr+3),?,(2m-mr+3pr+3)}∩?∩{(2m-pt),(2m-2pt),(2m-3pt),(2m-4pt),(2m-5pt),?,(2m-mtpt)}中的任一奇數均對應同余方程y≡e(modp1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt)的一個解,對于同余方程y≡e(modp1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt),e為小于p1p2p3?pt的正整數,因為同余方程組x≡hi(modpi)(i= r+1, r+2, r+3,?,t)的任一解與p1p2p3?pr的乘積關于模M′=p1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt同余,由同余性質定理1可知,e=p1p2p3?prh′,根據前面得到的同余方程w≡h′(modpr+1pr+2p r+3?pt),我們再設同余方程z≡h′(modp1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt),那么在偶數2m范圍內,同余方程z≡h′(modp1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt)的所有解對應的集合為{ h′,(p1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt+h′),(2p1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt+h′),(3p1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt+h′),?,[(u-2)p1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt+h′],[(u-1)p1p2p3?prpr+1pr+2pr+3?pt+h′]},其中up1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt為不大于偶數2m的最大正整數;顯然p1p2p3?prh′<p1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt,而
e=p1p2p3?prh′,所以在偶數2m范圍內,同余方程y≡e(modp1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt)的所有解對應的集合為{ e,(p1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt+e),(2p1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt+e),(3p1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt+ e),?,[(u-2)p1p2p3?prpr+1pr+2p r+3?pt+e],[(u-1)p1p2p3?prpr+1pr+2pr+3?pt+e]},顯然(u-1)p1p2p3?prpr+1pr+2pr+3?pt+p1p2p3?prh′<2m。所以e對應p1p2p3?ptu,(p1p2p3?pt+e)對應p1p2p3?p(,(2p1p2p3?pt+e)tu-1)對應p1p2p3?p(,(3p1p2p3?pt+e)對應p1p2p3?p(,?,[(u-1)tu-2)tu-3)p1p2p3?pt+e]對應p1p2p3?pt。故集合{p1,2p1,3p1,4p1,5p1,?,m1p1}∩{p2,2p2,3p2,4p2,5p2,?,m2p2}∩{p3,2p3,3p3,4p3,5p3,?,m3p3}∩?∩{pt,2pt,3pt,4pt,5pt,?,mtpt}中正整數的總個數與集合{p1,2p1,3p1,4p1,5p1,?,m1p1}∩{p2,2p2,3p2,4p2,5p2,?,m2p2}∩{p3,2p3,3p3,4p3,5p3,?,m3p3}∩?∩{pr,2pr,3pr,4pr,5pr,?,mrpr}∩{(2m-pr+1),(2m-2pr+1),(2m-3pr+1),(2m-4pr+1),(2m-5pr+1),?,(2m-mr+1pr+1)}∩{(2m-pr+2),(2m-2pr+2),(2m-3pr+2),(2m-4pr+2),(2m-5pr+2),?,(2m-mr+2pr+2)}∩{(2m-pr+3),(2m-2pr+3),(2m-3pr+3),(2m-4pr+3),(2m-5pr+3),?,(2m-mr+3pr+3)}∩?∩{(2m-pt),(2m-2pt),(2m-3pt),(2m-4pt),(2m-5pt),?,(2m-mtpt)}中正整數的總個數相等。故定理3成立。
參考文獻
[1]戎士奎,十章數論(貴州教育出版社)1994年9月第1版
[2]閔嗣鶴,嚴士健,初等數論(人民教育出版社)1983年2月第6版 [3]劉玉璉,付沛仁,數學分析(高等教育出版社)1984年3月第1版
[4]王文才,施桂芬,數學小辭典(科學技術文藝出版社)1983年2月第1版
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二〇一四年四月十九日?