数学底层引擎相邻论和重合法
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4.1.用邻函数L(p)与相邻素数迭代递推公式探索素数分布

哥猜获证后可为很多应用数学提供思想照明,以前走不通的路,可以借道走通了。哥猜获证后的重要发现是素数的二元运算不扩域,在各种线性映射下仍等价。这如同超导现象,以最少的材料可对应最丰富的变换。代数变换与几何拓扑之间找到了可以互通的底层桥梁。这将成为一个重大的数学事件。

有人把素数通项公式作为哥德巴赫猜想是否被证明的试金石,因为一旦有通项公式,哥德巴赫猜想可直接得到证明。而素数的定义决定了,它是不可能有通项公式的,但可以存在递推公式。黎曼猜想和素数定理都不能成为素数通项公式,有些所谓通项公式只不过是将递推公式进行集结而已,都不能算是严格意义上的通项公式。解析数论中的积性数论概率公式就更不算了,加性数论差额公式也不算,一个从公比的角度,一个从公差的角度。

黎曼猜想是求幂次方的解,属于前者,是概率法求解素数;

哥德巴赫猜想是求共轭素数的解,属于后者,是差额法求解素数。

二者都不是素数的通项公式,但我们可以把二者结合起来,寻找出素数递推公式。特别是差额法求解素数有其优越性,通常人们会问“为什么素数要相加呢?素数是用来相乘而不是相加的”,可偏偏素数的秘密不仅隐藏在乘法中,更隐藏在加法中。

新增相邻素数递推公式是:

pm+1)=orad(p1ap2bp3cp4dp5epmn+2)

各素数的幂数虽然好像随机,但n为各素数可同可不同的任意幂数,且小于或等于pm

orad表示用小于或等于pm内的素数将括号内的数值减2做取无平方素数运算后,再将所得值域做取无同质素数运算,直到括号内的数出现比序素数pm更大的单素数,在任意幂不大于pm的前提下,这个孤单出现的最小新素数就是pm的新增相邻素数pm+1)

这个公式的意思是,依次对各因子任意数列首项的二邻数用小于或等于pm内的素数做取无平方素数后,再与新增值域做取无同质素数运算,直到出现:

{pm+1):(p1a p2b p3c p4d p5epmn+2)}

是最小的单素数,即非连积新素数或连积新素因子。当若有同质时,则取下一个幂数连积的二邻数进行orad计算,即对自然数n的每个数从小到大次第做orad运算,所得到的单素数即为素数序列。更为重要的是,我们得知,各素数的幂数虽然好像随机,但在求相邻素数时,并不是一个任意数,它不能大于新增素数,它由费马小定理所决定。

p是合数m中的素因子,则m/2≤pm1/2。给定数n要么是合数m,被m/2≤pm1/2中的任意素数筛去,要么是素数q,不能被筛去。

从以上表达式看,它就是筛法,那么在哪里有所改进呢?首先它仅在奇数域里筛选,且用相邻递增的奇数与奇素数进行一一映射的筛选,由大规模捕捞改进到小范围狙击。

这就是古典数论中应用性较强的埃拉托色尼筛法埃拉托色尼筛法:公元前3世纪,古希腊数学家埃拉托色尼(Eratosthenes)想出一种有趣的方法,先把许多自然数按顺序列成一张数表,再按规则逐个划去不是质数的自然数,就得到这张数表中的全部质数。具体规则是:先划去1,因为1不是质数;1后面是2,它是最小的质数,应该保留,除2以外的2的倍数一定不是质数,应该划去;接下来的数是3,3是质数,应该保留,但除3以外的3的倍数一定不是质数,应该划去;……这样继续划下去,数表上剩下的就全是质数了。人们将这种找质数的方法叫作埃拉托色尼筛法。,它是除法筛,它的重点不是筛去了什么数,而是如何获得新数,是差值为2的后继数产生了无漏的新素数。前者为重合法,后者为相邻论。

重合的世界往往是等量延伸的、无穷的;

相邻的世界往往是次第延伸的、无漏的。

而次第的世界更加根本,次第而生的素数原来是可以通过有限递增的已知获得的,不能被已知证伪的存在就是成长中的真理,知无漏比知无穷更加重要。相邻论从解析筛法中挣脱出来的一个关键是,从关注无穷转向关注无漏,解析法建立在无穷极限值的基础上,因而都是因子的、概率的,相邻论建立在无漏序列1的基础上,因而都是差额的、优选的。将筛法推进一步的做法是,进一步在m/2≤pm1/2范围里缩小范围。

根据重合法和相邻论,可以把递推公式进一步改进为:

2p+2=p+p,或者2p+2=p+p

据此可得:

p=2n+2-pp不能大于n

它们相等时,pp的孪生素数,pp是2n+2的标准共轭差最小的共轭素数,p为未知素数,p为已知素数,未知素数要通过不断获得的已知素数递推得到,因为要首先通过已知的相邻素数验证而获得新增素数,然后次第找到更小的素数看是否有共轭素数连和可等值该相邻偶数。

那么有新增相邻素数差额法递推公式是:

pm+1)=olad(p1p2p3p 4p5pm+2)

p1=3, p为素数,为选择符号,olad表示用小于或等于pm内的素数将括号内左边素数选项的数值做取无等值共轭素数运算后,直到括号内的数出现比序素数pm更大的单素数,这个孤单出现的最小新素数就是pm的新增相邻素数pm+1)。这是用差额法求解任意偶数里共轭素数对中的非同质非遗漏大素数。由于存在孪生素数以及素数的差值为2的缘故,故此可以不断相邻产生新素数,对应相邻偶数,由于孪生素数在不同的位置中存在,于是新增相邻素数的差值就可以不断变化,可以等于任意偶数。通过迭代计算,任意给定数的后继素数就可以依此公式求得。给定数:

若是素数,pm则有唯一的后继素数pm+1)

若没有,pmpm+1)之间的每个合数则有唯一的后继素数pm+1)

显然,它是不同于埃拉托色尼筛法的一种“减法筛”,是用m/2≤pm+2之间的素数进行的减法筛。正如除法筛是用试除完成的,减法筛是用试减完成的。

大整数分解的办法,也会有相应进展。比如说要分解t,先用t-pi! =k

如果kpi!互素其中pi以内的任意组合的素数乘积小于,那么t就是素数。

如果kpi!有共因子,那么t就可分解出此共因子。pi!或以内的素数乘积就是筛子。

拿100来说,100-2∙3∙5=70,70-2∙3∙5=40,40-2∙3∙5=10,而10与2∙3∙5有共因子,故100中定含共因子10。

拿101来说,101-2∙3∙5=71,71-2∙3∙5=41,41-2∙3∙5=11,而11是素数且与2∙3∙5没有共因子,故41、71、101都是素数。