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一:逻辑证明(最简单,但逻辑思维要求高)
根据素数新定义:从祖素数2开始,素数倍数后不连续的数即为素数。
易知素数除了2以外全是奇数,所以在奇数数轴上研究素数会有奇效。
奇数数轴:3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31......,无数对相差为2(相连)的数;
假设只有3为素数,去掉其倍数后数轴变为:3,5,7,11,13,17,19,23,25,29,31......,只少了一点,但依旧有无穷对素数相差2;
添加5为素数,去掉其倍数后数轴变为3,5,7,11,13,17,19,23,29,31......,少的更少,剩下相差为2的素数对肯定是无穷多;等等;
如此可以无穷下去,但少的越来越少,而且剩余差值为2的素数对肯定是无穷多。
所以孪生素数肯定是无穷多的。一目了然!!!
当然也很容易看出,P和P+2k的素数对也是无穷多的(波利尼亚克猜想成立)。
(参考文献:奇数轴中素数量与合数宽度的研究)
二:公式证明(难度极大)
在上述的逻辑证明中,我们若将奇数数轴设为单位1;
则3的倍数占比为:1/3
5的倍数占比为:1/5-1/15
7的倍数占比为:1/7-1/21-1/35+1/105
等等,最后可得到孪生素数在奇数中的占比(LiKe级数公式)约为:
1-1/3-(1/5-1/15)-(1/7-1/21-1/35+1/105)-(1/11-1/3*11-1/5*11-...+...)-...
=1-1/3-1/5-1/7-......-1/p+1/15+1/21+......+1/pq-1/105-1/165-......-1/pqr+...-...
=1-∑1/P+∑1/pq-∑1/pqr+…±∑1/∏P (1)
(式中所有素数为奇素数,分母为偶数个素数积时取和,为奇数时取差)
关于该新颖级数的求和不在此演示。不过它是发散的(其值应该不为0),该级数本身足以说明了孪生素数的无穷多。
(参考文献:奇数轴中素数量与合数宽度的研究)
三:等价证明
针对级数公式求解的复杂性,很多人也许看不出端倪。至此我们可以通过等价的原理加以诠释:
将整数数轴:2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,......中整数个数设为单位1;
根据素数新定义
则2的倍数占比为:1/2
3的倍数占比为:1/3-1/6
5的倍数占比为:1/5-1/10-1/15+1/30
等等,最后可得到素数在整数中的占比约为:
1-1/2-(1/3-1/6)-(1/5-1/10-1/15+1/30)-(1/7-1/2*7-1/3*7-...+…)-…
=1-1/2-1/3-1/5-......-1/p+1/6+1/10+1/15+......+1/pq-1/30-1/42-......-1/pqr+...-...
=1-∑1/P+∑1/pq-∑1/pqr+…±∑1/∏P (2)
(式中分母为偶数个素数积时取和,为奇数时取差)
公式(2)的趋势与(1)完全一致,且素数无穷多早被证明,所以孪生素数肯定是无穷多的(公式也许存瑕疵但相似性无法掩盖)。
(参考文献: LiKe矩阵及其行封闭性研究)
具体思路构想及证明逻辑参见下图:
孪生素数猜想证明逻辑图
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GMT+8, 2024-10-19 22:34
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