伯特兰-切毕雪夫数学定理:
“若整数n > 3,则至少存在一个素数p,符合n < p < 2n − 2。”
因为这里“n>3”,“n<p”,所以素数“p”大于3,可见“p”是大于3的奇质数。因此,此定理可理解为:若x>3,x∈N,那么对于每个x,区间(x,2x-2)都一定存在奇质数。
设a、x,使x>9, x∈N,a是区间(2,x)中的自然数。设b,使b是区间(x,2x-2)中的自然数。
∵a是区间(2,x)中的自然数,
∴2<a<x ,
∴-ⅹ<-a<-2,
∴-ⅹ+2x<-a+2x<-2+2ⅹ,
∴x<-a+2x<2x-2,
∵b是区间(x,2x-2)中的自然数,
∴x<b<2x-2 ,
又∵x<-a+2x<2x-2,
∴b=-α+2x.(x>9, x∈N)
当x一定时, b是关于a的一次函数,
∵a的系数-1<0,
∴b是关于a的减函数。
即(2x-a)是关于a的一次函数,而且是减函数。
∴当x一定时,区间(2,x)中自然数a与区间(x,2x-2)中的自然数(2x-a)一一对应,而且二者具有负相关的关系。(x>9,x∈N)(引理1)
∵x>9,x∈N,
∴区间(2,x)中一定存在奇质数、奇合数.
设p、m分别为是区间(2,x)中的奇质数、奇合数。
∵x>9,x∈N,
∴2x>18,2x是偶数,
∵p是区间(2,x)中的奇质数,
∴p是奇数,p<x。
∵p<x,
∴p<2x。
又∵2x是偶数,
p是奇数,
∴(2x-p)一定是奇数。
同理
(2x-m)一定是奇数。
∵m是区间(2,x)中的奇合数,
∴2<m<x,
∵m是奇合数,
最小的奇合数是9,
∴m≥9,
又∵2<m<x,
∴9≤m<x,(x>9,x∈N)
也就是,8<m<x(x>9,x∈N)。
又∵当x一定时,区间(2,x)中自然数a与区间(x,2x-2)中的自然数(2x-a)一一对应,而且二者具有负相关的关系(x>9,x∈N),
∴x<(2x-m)<2ⅹ-8(x>9,x∈N,m是区间(2,x)中的奇合数),
∵区间(2,x)(x>9,x∈N)的奇数只有奇质数、奇合数,
p是区间(2,x)中的奇质数,
m是区间(2,x)中的奇合数,
∴区间(2,x)中的奇数只有p、m(x>9,x∈N). (引理2)
∵当x一定时,区间(2,x)中自然数a与区间(x,2x-2)中的自然数(2x-a)一一对应,而且二者具有负相关的关系(x>9,x∈N),
∴ 区间(2,x)中的奇数p、m分别与区间(x,2x-2)中的奇数(2x-p)、(2x-m)一一对应(x>9,x∈N)
又∵区间(2,x)中的奇数只有p、m(x>9,x∈N),
∴区间(x,2x-2)中的奇数只有(2x-p)、(2ⅹ-m)(x>9,x∈N)。(引理3)
∵ⅹ>9,x∈N,
9>3,
∴ⅹ>3,x∈N,
∵若x>3,x∈N,那么对于每个x,区间(x,2x-2)都一定存在奇质数。(伯特兰-切毕雪夫数学定理)
∴若x>9,x∈N,那么对于每个x,区间(x,2x-2)都一定存在奇质数。(引理4)
假设x>9,x∈N,对于每个x,(2x-p)在区间(ⅹ,2ⅹ-2)中都不存在奇质数。根据引理3、4,可得区间(ⅹ,2ⅹ-2)(x>9,x∈N)中的奇质数q一定由(2x-m)产生。
∵q是区间(ⅹ,2ⅹ-2)(x>9,x∈N)中的奇质数,
∴ⅹ<q<2ⅹ-2,(x>9,x∈N)
∵x<2x-m<2x-8,(x>9,x∈N)
奇质数q一定由(2x-m)产生,
∴x<q<2x-8,(x>9,x∈N)。
这与“ⅹ<q<2ⅹ-2,(x>9,x∈N) ”矛盾。
∴我们的假设不成立。
∴x>9,x∈N,对于每个x,(2x-p)在区间(ⅹ,2ⅹ-2)中都一定存在奇质数。
∴可设奇数(2x-p)中的奇质数为(2ⅹ-pa)(p是区间(2,x)中的奇质数, pa∈P)
∴在区间(ⅹ,2ⅹ-2)(x>9,x∈N)中一定存在奇质数(2ⅹ-pa)。(p是区间(2,x)中的奇质数,pa∈P)
容易验证,在区间(ⅹ,2ⅹ-2) (3<x<10,x∈N)中一定存在奇质数(2ⅹ-pa)。(p是区间(2,x)中的奇质数,pa∈P)
∴在区间(ⅹ,2ⅹ-2) (x>3,x∈N)中一定存在奇质数(2ⅹ-pa)。(p是区间(2,x)中的奇质数,pa∈P)(奇质数(2ⅹ-pa)存在定理)
∴(2ⅹ-pa)是区间(ⅹ,2ⅹ-2)中的部分或全部奇质数,
∴(2ⅹ-pa) 是大于x的奇质数。
∵p是区间(2,x)中的奇质数,
pa∈P,
∴pa是小于x的奇质数。
又∵(2ⅹ-pa) 是大于x的奇质数,
∴pa≠(2ⅹ-pa)。
∵2x= pa +(2ⅹ-pa),
pa是奇质数,
(2ⅹ-pa)是奇质数,
pa≠(2ⅹ-pa),
∴2x可以表示成两个不同奇质数之和的形式。(x>3,x∈N)
∵x>3,x∈N,
∴2x>6,2x是偶数,
又∵2x可以表示成两个不同奇质数之和的形式,(x>3,x∈N)
∴大于6的偶数可以表示成两个不同奇质数之和的形式。
参考文献:
【1】华罗庚,1979.数论导引[M].北京科学出版社.P97—99.
【2】百度百科,伯特兰-切比雪夫定理。
“若整数n > 3,则至少存在一个素数p,符合n < p < 2n − 2。”
因为这里“n>3”,“n<p”,所以素数“p”大于3,可见“p”是大于3的奇质数。因此,此定理可理解为:若x>3,x∈N,那么对于每个x,区间(x,2x-2)都一定存在奇质数。
设a、x,使x>9, x∈N,a是区间(2,x)中的自然数。设b,使b是区间(x,2x-2)中的自然数。
∵a是区间(2,x)中的自然数,
∴2<a<x ,
∴-ⅹ<-a<-2,
∴-ⅹ+2x<-a+2x<-2+2ⅹ,
∴x<-a+2x<2x-2,
∵b是区间(x,2x-2)中的自然数,
∴x<b<2x-2 ,
又∵x<-a+2x<2x-2,
∴b=-α+2x.(x>9, x∈N)
当x一定时, b是关于a的一次函数,
∵a的系数-1<0,
∴b是关于a的减函数。
即(2x-a)是关于a的一次函数,而且是减函数。
∴当x一定时,区间(2,x)中自然数a与区间(x,2x-2)中的自然数(2x-a)一一对应,而且二者具有负相关的关系。(x>9,x∈N)(引理1)
∵x>9,x∈N,
∴区间(2,x)中一定存在奇质数、奇合数.
设p、m分别为是区间(2,x)中的奇质数、奇合数。
∵x>9,x∈N,
∴2x>18,2x是偶数,
∵p是区间(2,x)中的奇质数,
∴p是奇数,p<x。
∵p<x,
∴p<2x。
又∵2x是偶数,
p是奇数,
∴(2x-p)一定是奇数。
同理
(2x-m)一定是奇数。
∵m是区间(2,x)中的奇合数,
∴2<m<x,
∵m是奇合数,
最小的奇合数是9,
∴m≥9,
又∵2<m<x,
∴9≤m<x,(x>9,x∈N)
也就是,8<m<x(x>9,x∈N)。
又∵当x一定时,区间(2,x)中自然数a与区间(x,2x-2)中的自然数(2x-a)一一对应,而且二者具有负相关的关系(x>9,x∈N),
∴x<(2x-m)<2ⅹ-8(x>9,x∈N,m是区间(2,x)中的奇合数),
∵区间(2,x)(x>9,x∈N)的奇数只有奇质数、奇合数,
p是区间(2,x)中的奇质数,
m是区间(2,x)中的奇合数,
∴区间(2,x)中的奇数只有p、m(x>9,x∈N). (引理2)
∵当x一定时,区间(2,x)中自然数a与区间(x,2x-2)中的自然数(2x-a)一一对应,而且二者具有负相关的关系(x>9,x∈N),
∴ 区间(2,x)中的奇数p、m分别与区间(x,2x-2)中的奇数(2x-p)、(2x-m)一一对应(x>9,x∈N)
又∵区间(2,x)中的奇数只有p、m(x>9,x∈N),
∴区间(x,2x-2)中的奇数只有(2x-p)、(2ⅹ-m)(x>9,x∈N)。(引理3)
∵ⅹ>9,x∈N,
9>3,
∴ⅹ>3,x∈N,
∵若x>3,x∈N,那么对于每个x,区间(x,2x-2)都一定存在奇质数。(伯特兰-切毕雪夫数学定理)
∴若x>9,x∈N,那么对于每个x,区间(x,2x-2)都一定存在奇质数。(引理4)
假设x>9,x∈N,对于每个x,(2x-p)在区间(ⅹ,2ⅹ-2)中都不存在奇质数。根据引理3、4,可得区间(ⅹ,2ⅹ-2)(x>9,x∈N)中的奇质数q一定由(2x-m)产生。
∵q是区间(ⅹ,2ⅹ-2)(x>9,x∈N)中的奇质数,
∴ⅹ<q<2ⅹ-2,(x>9,x∈N)
∵x<2x-m<2x-8,(x>9,x∈N)
奇质数q一定由(2x-m)产生,
∴x<q<2x-8,(x>9,x∈N)。
这与“ⅹ<q<2ⅹ-2,(x>9,x∈N) ”矛盾。
∴我们的假设不成立。
∴x>9,x∈N,对于每个x,(2x-p)在区间(ⅹ,2ⅹ-2)中都一定存在奇质数。
∴可设奇数(2x-p)中的奇质数为(2ⅹ-pa)(p是区间(2,x)中的奇质数, pa∈P)
∴在区间(ⅹ,2ⅹ-2)(x>9,x∈N)中一定存在奇质数(2ⅹ-pa)。(p是区间(2,x)中的奇质数,pa∈P)
容易验证,在区间(ⅹ,2ⅹ-2) (3<x<10,x∈N)中一定存在奇质数(2ⅹ-pa)。(p是区间(2,x)中的奇质数,pa∈P)
∴在区间(ⅹ,2ⅹ-2) (x>3,x∈N)中一定存在奇质数(2ⅹ-pa)。(p是区间(2,x)中的奇质数,pa∈P)(奇质数(2ⅹ-pa)存在定理)
∴(2ⅹ-pa)是区间(ⅹ,2ⅹ-2)中的部分或全部奇质数,
∴(2ⅹ-pa) 是大于x的奇质数。
∵p是区间(2,x)中的奇质数,
pa∈P,
∴pa是小于x的奇质数。
又∵(2ⅹ-pa) 是大于x的奇质数,
∴pa≠(2ⅹ-pa)。
∵2x= pa +(2ⅹ-pa),
pa是奇质数,
(2ⅹ-pa)是奇质数,
pa≠(2ⅹ-pa),
∴2x可以表示成两个不同奇质数之和的形式。(x>3,x∈N)
∵x>3,x∈N,
∴2x>6,2x是偶数,
又∵2x可以表示成两个不同奇质数之和的形式,(x>3,x∈N)
∴大于6的偶数可以表示成两个不同奇质数之和的形式。
参考文献:
【1】华罗庚,1979.数论导引[M].北京科学出版社.P97—99.
【2】百度百科,伯特兰-切比雪夫定理。