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哥德巴赫猜想真理性之证明
马广顺
( 河北 石家庄 050016 mgs408064@163.com)
摘 要:本文将哥德巴赫猜想径直地描述为“一个与自然数n有关的命题”。命题的证明采用数学归纳法。在证明的过程中创新地将集合N+分解为CN+{2ij+i+j/i,j∈N+}、{2ij+i+j/i,j∈N+}两个子集,从而使猜想的真理性得到圆满证明。
关键词:哥德巴赫猜想 素数
引 言:十八世纪德国数学家哥德巴赫猜想“任何一个不小于6的偶数,都可以表示为两个奇素数之和”。 6=3+3,8=3+5……
笔者以为“猜想”的证明应该不难,用数学归纳法当能解决问题,因为“猜想”可以被直接地描述为“一个与自然数n有关的命题”。数学归纳法最适于该类命题的解决。笔者的这个思路三十年来始终未变。经过数千个“猜想”的难眠之夜,克服了说不尽、数不清的困难,终辟新径。
命题:形如 2(n+2) n∈N+ 都能找到一个不大于n的正整数m∈CN+{2ij+i+j/i,j∈N+}mi
使得:2(n+2)={ 1+ 2m }+{3 + 2(n-m)}
素数 素数 成立.
证明(用数学归纳法)
注:在证明过程中除非必要,下文将已出现过的集合标注一律省略。
1º.当n=1∈CN+{2ij+i+j/i,j∈N+}时
2(n+2)= 2(1+2)={1+2•1}+{3+ 2(1-1)}
素数 素数 命题成立。
当 n = 2*1*1+1+1=4∈{2ij+i+j/i,j∈N+}时
2(n+2)= 2(4+2)={1+2•2}+{3+2(4-2)}
素数 素数 命题成立。
或2(4+2)={1+2•3}+{3+2(4-3)}
素数 素数 命题成立。
2º.假设当n =k时 命题成立。即能够找到一个不大于k的正整数m∈CN+{2ij+i+j/i,j∈N+}
使得 2(n+2)=2(k+2)= {1+2m}+ {3+2(k-m)}
素数 素数 成立。
2º-1. 若当 k = m∈CN+{2ij+i+j/i,j∈N+}时
则(k+2)-2 = m ∴{3+2((k+1)-2)}={ 1+2m }
由假设知{ 1+2m }为素数 ∴{3+2((k+1)-2)}为素数J
故2((k+1)+2)={1+2•2}+{3+2((k+1)-2)}
素数 素数 成立。
2º-2. 若当 k=(2ij+i+j)∈{2ij+i+j/i,j∈N+}时 则有二假设推论:
假设推论①2ij+i+j>m>1 所假设的两个素数{1+2m}>3、
{3+2(k-m)}={3+2((2ij+i+j)-m)>3.
证:
由假设及最小奇素数为3的事实知:{1+2m}≥3,{3+2(k-m)}≥3.
则k≥m≥1.
当k=2ij+i+j时,由于{1+2k}={1+2(2ij+i+j)}={(2i+1)(2j+1)}
表不小于9的奇合数,而由假设知{1+2m}为素数
∴2ij+i+j≠m 再由上知k=2ij+i+j>m.
另由假设知{3+2(k-m)}={3+2((2ij+i+j)-m)}表素数`
而{3+2((2ij+i+j)-1)}={(2i+1)(2j+1)}表奇合数
故,当k=2ij+i+j时,m≠1否则与假设相矛盾 ∴m>1
∴ k=2ij+i+j>m>k
∴{1+2m}>3,{3+2(k-m)}={3+((2ij+i+j)-m)}>3.
证毕.
假设推论② 2ij+i+j≠m+3q q∈N+ {1+2(m+3q)}表大于9的素数(
证 :
由假设推论①知{3+2(k-m)}={3+2((2ij+i+j)-m)}表大于3的素数,而{3+((m+3q)-m)}={3(1+2q)}表奇合数
故2ij+i+j≠m+3q,而{1+2(2ij+i+j)}={(2i+1)(2j+1)}表不小于9的奇合数,而由于2ij+i+j≠m+3q
∴{1+2(m+3q}不能表不小于9的奇合数 故{1+2(m+3q}只能表大于9的素数.
证毕.
2°-2-1
若1<m<k=2ij+i+j<m+3
则k必为(m+1)、(m+2)两数之一,又∵{1+2k}={1+2(2ij+i+j)}={(2i+1)(2j+1)}表不小于9的奇合数,故{1+2(m+1)}、{1+2(m+2)}两数中至少有一个表不小于9的奇合数
恰好,由假设推论①知{1+2m}为大于3的素数,∴{1+2(m+1)}、{1+2(m+2)}两数中至少有一个表不小于9的奇合数,∵两数中必有一个能被3整除
若{1+2(m+1)}为奇合数,令 k=m+1
则(k+2)-3 =m
∴{3+2((k+1)-3)}={1+2m}
由假设知{1+2m}为素数, 故{3+2((k+1)-3)}为素数.
∴2((k+1)+2)={1+2•3}+{3 +2((k+1)-3)}
素数 素数 成立.
若{1+2(m+1)}为素数,则{1+2(m+2)}必为奇合数 `
令k=m+2
则(k+2)-3 =m+1 ∴{3+2((k+1)-3)}={1+2(m+1)}
由上知{1+2(m+1)}为素数,故{3+2((k+1)-3)}为素数
∴ 2((k+1)+2)={1+2•3}+{3+2((k+1)-3)}
素数 素数 成立
2°-2-2 如果 m+3q<k=2ij+i+j<m+3(q+1) q∈N+
则k必为(m+3q+1)、(m+3q+2)两数之一
且由于{1+2k}={1+2(2ij+i+j)}={(2i+1)(2j+1)}表不小于9的奇合数,∴{1+2(m+3q+1)}、{1+2(m+3q+2)}两数中至少有一个表不小于9的奇合数
恰好,由假设推论②知{1+2(m+3q)}表不小于9的素数 ∴{1+2(m+3q+1)}、{1+2(m+3q+2)}两数中必存在一个不小于9的奇合数
∵两数中必有一个能被3整除
若{1+2(m+3q+1)}表奇合数,令m+3q+1=k,则(k+2)-3=m+3q
∴{3+2((k+1)-3)}={1+2(m+3q)}
由假设推论②知{1+2(m+3q)}表素数,∴{3+2((k+1)-3)}表素数
故 2((k+1)+2) ={1+2•3}+{3+2((k+1)-3}
素数 素数 成立.
若{1+2(m+3q+1)}为素数,则{1+2(m+3q+2)}必为奇合数.
令m+3q+2=k 则{3+2((k+1)-3)}={1+2(m+3q+1)}
由上知{1+2(m+3q+1)}为素数 故{3+2((k+1)-3)}为素数
∴2((k+1)+2) ={1+2•3}+{3+2((k+1)-3)}
素数 素数 成立
故由2º及1º 知命题成立,
证毕。
结论:哥德巴赫猜想是正确的。
后语:欢迎广大读者对我的证明进行批评指导。在此谨对大力支持笔者文章发表的北京大学易杰雄先生;河北省科学院王新川先生;河北师范大学单国佐先生及我的妻子张瑞云女士表示衷心的感谢
参考文献:
(1)张禾瑞 郝炳新编《高等代数》人民教育出版社 1979年2月第二版
(2)张禾瑞著《近世代数基础》 人民教育出版社 1978年修订本. |
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