求高中生难度的有关质数的数学证明题

作者&投稿:巴璐 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
一道很难的数学证明题(数+逻辑)~

一、证明方法
设N为任一大于6的偶数,Gn为不大于N/2的正整数,则有:
N=(N-Gn)+Gn (1)
如果N-Gn和Gn同时不能被不大于√N的所有质数整除,则N-Gn和Gn同时为奇质数。设Gp(N)表示N-Gp和Gp同时为奇质数的奇质数Gp的个数,那么,只要证明:
当N>M时,有Gp(N)>1,则哥德巴赫猜想当N>M时成立。

二、双数筛法
设Gn为1到N/2的自然数,Pi为不大于√N的奇质数,则Gn所对应的自然数的总个数为N/2。如N-Gn和Gn这两个数中任一个数被奇质数Pi整除,则筛去该Gn所对应的自然数,由此,被奇质数Pi筛去的Gn所对应的自然数的个数不大于INT(N/Pi),则剩下的Gn所对应的自然数的个数不小于N/2-INT(N/Pi),与Gn所对应的自然数的总个数之比为R(Pi):
R(Pi)≥(N/2-INT(N/Pi))/(N/2)≥(1-2/Pi)×INT((N/2)/Pi)/((N/2)/Pi) (2)

三、估计公式
由于所有质数都是互质的,可应用集合论中独立事件的交积公式,由公式(2)可得任一偶数表为两个奇质数之和的表法的数量的估计公式:
Gp(N)≥(N/4-1)×∏R(Pi)-1≥(N/4-1)×∏(1-2/Pi)×∏(1-2Pi/N)-1 (3)
式中∏R(Pi)表示所有不大于√N的奇质数所对应的比值计算式的连乘。

四、简单证明
当偶数N≥10000时,由公式(3)可得:
Gp(N)≥(N/2-2-∑Pi)×(1-1/2)×∏(1-2/Pi)-1
≥(N-2×√N)/8×(1/√N)-1=(√N-2)/8-1≥11>1 (4)
公式(4)表明:每一个大于10000的偶数表为两个奇质数之和至少有11种表法。
经验证明:每一个大于4且不大于10000的偶数都可表为两个奇质数之和。
最后结论:每一个大于4的偶数都可表为两个奇质数之和。
(一九八六年十二月二十四日)

哥德巴赫猜想是世界近代三大数学难题之一。1742年,由德国中学教师哥德巴赫在教学中首先发现的。
或【命P_x(1,2)为适合下列条件的素数p的个数:

x-p=p_1或x-p=(p_2)*(p_3)

其中p_1, p_2 , p_3都是素数。

用x表一充分大的偶数。

命Cx={∏p|x,p 2}(p-1)/(p-2){∏p 2}(1-1/(p-1)^2 )

对于任意给定的偶数h及充分大的x,用xh(1,2)表示满足下面条件的素数p的个数:

p≤x,p+h=p_1或h+p=(p_2)*(p_3),

其中p_1,p_2,p_3都是素数。:

a不可能是奇数,否则a^n-1要么是0,要么是大于2的偶数,不可能是质数。
所以a是正偶数了。
a^n-1=(a-1)(a^(n-1)+a^(n-2)+...+a+1)
由于a是正偶数,n>1,上式(a^(n-1)+a^(n-2)+...+a+1) >1
而已知a^n-1是质数,所以a-1=1
所以a=2

如果n是合数,则有n=m*q, m q都是大于1的整数
则a^n-1=(a^m)^q-1
=(a^m-1)( (a^m)^(q-1)+(a^m)^(q-2)+...+a^m+1 )
两项都不是1
所以a^n-1是合数,与已知条件矛盾。
所以n是质数

有点代表性的:
费马小定理
a是一个整数,p是一个质数,那么
a^p==a(mod p)
若p|a,原式显然成立

若p不能整除a,即(a,p)=1
那么,1a,2a,.....(p-1)a都不能被p整除
且1a,2a,.....(p-1)a被p除的余数都不相等,

这步说明下,反证法:若则存在整数c,d,且1<=c<d<p,da==ca(mod p),即p|(d-c)a,但是p不能整除a, 1<=d-c<p ,p是质数, p也不能整除(d-c),矛盾。
故1a,2a,.....(p-1)a被p除的余数都不相等,
然而被p除的余数最多只有(p-1)个,根据抽屉原理,1a,2a,.....(p-1)a被p除的余数恰好是1,2,...(p-1) 的某个排列
根据同余定义
必有1*2*3*.....*(p-1)==1a*2a*3a....(p-1)a(mod p)
让w=(p-1)!
则w==w*a^(p-1)(mod p)
因为w不能被p整除,故 a^(p-1)==1(mod p)
即 a^p==a(mod p)

在正整数中,一个大于1的数,除了1和它本身之外,没有其它整数能整除它,我们即称这个数为质数。
一般我们在求100以内的质数,通常将1至100的所有整数列成出一张表,首先将1划掉;保留2,然后再将剩余2的倍数划掉;保留3,然后再将剩余3的倍数划掉;保留5,然后再将剩余5的倍数划掉.…...以此类推,最后这张表中未被划掉的数,就是100以内的质数。这种方式就是有名的“筛法”,好像把数字放在筛子上,将非质数筛去,而把质数留下来。
当我们使用这个方式来寻找更大范围内的质数时,有没有可能划到最后都是合数呢?也就是说质数的个数是有限个,还是无限多个呢?早在公元前275年的著名希腊数学家欧几里德,就已经帮我们证明出质数的个数是无限多的喔!欧几里德使用了一种证明技巧叫作反证法,就是先假设某一件事成立,再以此件事进行推演,最后推得结果与原假设矛盾,即原假设不成立。
XIAN假设质数的个数是有限个。因为是有限个,所以可以列出所有质数2、3、5、7、…..、p,其中p为最大的质数。然后令A=2×3×5×7×…..×p+1,A显然比p大,而其中2×3×5×7×…..×p能被任何质数整除,所以A被任何质数除所得余数皆为1,即A无法被已知的 2、3、5、7、…..、p中任何一个质数整除,也就是A的分解式无法使用有限的 2、3、5、7、…..、p这些质数来表示,它的分解式中必定包含大于p的质数,这一点与原假设产生矛盾。


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常德市17358152581: 几道关于数学质数与合数的题,急,谢谢 -
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