素数的生成和孪生素数的尾数循环周期

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  【摘要】任何一个数,无论大小,只要数字顺序不空缺,它至少包含着1个素数;任何两个相同的数相加,只要数字排列顺序不空缺,至少直接或间接生成一个素数;任何一个偶数最少等于一对两个都是素数的对应数的和;孪生素数随着没有2,3,5的倍数的素数的出现而生成,有着没有2,3,5的倍数的素数尾数的循环周期,随着没有2,3,5的倍数的素数的增大而衰亡.(循环素数大到趋近于无穷大,孪生素数因趋近于无穷大的数不会出现2个所以衰亡)
  一、素数的生成
  1任何一个数,无论大小,只要数字排列顺序不空缺,它至少包含着1个素数
  (1)奇数an=29Sn+1,当Sn中的各节位数相等、排除特殊数后,an就是素数;
  (2)偶数an=29(Sn-5)+2分成两个式子:an=29(Sn-5)+2=19(Sn-5)+1+19(Sn-5)+1.当(Sn-5)中的各节位数相等、排除特殊数后,aa和ab就是素数;无论是奇数和偶数的公式中可以看出都包含优素数的成分:29Sn和29(Sn-5)只要Sn和(Sn-5)可以分成9的正整数倍数,an就是两个素数的和.
  如1包含着1,1就是素数;1=29S1+1,因为S1=0(1没有可能有的余数,商位及商位和都等于0),所以a1=0+1=1.
  2包含着1,2,只要数字排列顺序不空缺,1和2都是素数;a2=210S2+1,因为S2=5(取为整数),所以a2=210×5+1=1+1.
  3包含着1,2,3,只要数字排列顺序不空缺,1,2,3都是素数;a3=29S3+1,因为S3=9,所以a3=(2+1).
  4包含着1,2,3,4,只要数字排列顺序不空缺,至少包含着1个素数;a4=29(S4-5)+2,因为S4-5=1×9,所以a4=2+2,……
  任何一个数,无论大小,只要数字排列顺序不空缺,它至少包含着1个素数.
  2任何两个相同的数相加,只要数字排列顺序不空缺,至少直接或间接生成一个素数
  (1)两个相同的奇数和:an=29Sn+1+29Sn+1=229Sn+1,因为Sn是9的正整数倍数,所以229Sn+1是偶数(任何整数的2倍都是偶数).229Sn+1中含有素数的成分29Sn+1里至少包含着1个素数.
  (2)两个相同的偶数和:an=29(Sn-5)+1+29(Sn-5)+1=229(Sn-5)+1,229(Sn-5)+1是偶数,可以写成an=29(Sn-5)+2,其中至少包含着1个素数.
  1是原始数,是不通过任何运算得到的数,1本身就存在的数.任何数都是由1组成,通过加法逐个增加;通过乘法成倍增加;通过减法逐个减少;通过除法成倍减少.在1之前没有2,是1+1=2,a1+a1=29S1+1+29S1+1,因为S1=0(1没有可能有的余数,商位及商位和都等于0),所以a1+a1=1+1=2.直接生成素数2,至少直接或间接生成一个素数.
  在2之前没有3,是2+2=4,为了2~4之间数字排列顺序不空缺,所以补充上3,直接生成偶数4,间接生成了素数3.1,2,3除了1和它自己,不再是任何数的倍数,所以称之为素数.a2+a2=210S2+1+210S2+1,因为S1=5(取为整数),所以a2+a2=2+2=4.直接生成偶数4,间接生成了素数3,a4=29S1+1+29S3+1=1+3,至少间接生成一个素数3.
  由于3的出现,就有3+3=6,直接生成偶数6,间接生成素数5.2×3=6,6=3+3,新生成的素数5和原有的素数3形成一对对应素数3和5,分别分布在6/2的前半部分和后半部分中.8=3+5.差额最小的对应素数是3和3,差额最大的对应素数也是3和3.偶数6最少有一对对应素数6=3+3.前3个数是1,2,3,后3个数是4,5,6,由于3+3=6生成了后3个数4,5,6,其中5是素数.在3之前没有5,而是3+3=6,为了3~6之间数字排列顺序不空缺,所以补充上4,5,4是2+2直接生成,5除了1和它自己,不再是任何数的倍数,所以称5为素数.也就是说5是3+3=6间接生成的素数.a3+a3=29S3+1+29S3+1,因为S3=9(取为整数),所以a3+a3=3+3=6.直接生成偶数6,间接生成了素数5,a6=29(S6-5)+2=29S1+1+29S5+1=1+5,至少间接生成一个素数5.
  a6=29(S6-5)+2=29S3+1+29S3+1=3+3.大于等于6小于∞的偶数都是两个素数的和.
  对于任何偶数an=29(Sn-5)+2=29Sx+1+29Sy+1=x+y,由一个偶数变成两个素数的和,就要证明这两个由偶数变成的素数是不是真的素数.用于商法验证素数必须的两个条件:(1)各节里的商位位数相等并等于9(是素数或者特殊数);(2)用判定式kx=kt-kywky+1进行检验,无正整数解时该数才是素数.除1以外(1没有可能有的余数,商位及商位和都等于0.以下同)可能形成两个分别各节商位位数相等的商位和:
  (1)可除尽素数商位和基数是102,商位和是5(已取为整数)的数;只可以形成1节1位可除尽素数的商位和,商位和是5的数是可除尽素数2.
  (2)循环素数商位和基数是92,商位和是9(已取为整数)的数;可能形成两个分别各节商位位数相等的商位和是92×1×2,1节2位或92×2×1,2节1位循环素数商位和,1节2位循环素数不存在,所以只有是2节1位循环素数,2节1位循环素数是3.
  (3)商位和是14(已取为整数)的数;凡商位和不是9或5的正整数倍,该商位和是偶数(2的倍数)的商位和;149=1……5式中商数1表示只有1对对应数的素数.余数5表示是偶数.只有1对对应数的素数是3,余数5表示是偶数是3+1的偶数,就是4.商位和是14的偶数是4.
  (4)商位和是20(已取为整数)的数;20是5的正整数倍数205=4,该数是有2对对应数的商位和的可除尽素数,就是可除尽素数5.
  (5)商位和是23(已取为整数)的数;23不是9或5的正整数倍,该商位和是偶数(2的倍数)的商位和;239=2……5式中商数2表示只有2对对应数的素数.余数5表示是偶数.有2对对应数的素数是5,余数5表示是偶数是5+1的偶数,就是6.商位和是23的偶数是6.
  a6=29(S6-5)+2.因为S6-5=2×9,
  所以a6=19(2×9)+1+19(2×9)+1,a6=3+3.
  (6)商位和是27(已取为整数)的数;27是9的正整数倍数279=3,该数是有3对对应数的商位和的循环素数,只有1节6位循环素数7.
  (7)商位和是32(已取为整数)的数;32不是9或5的正整数倍,该商位和是偶数(2的倍数)的商位和;329=3……5式中商数3表示是有3对对应数的素数.余数5表示是偶数.有3对对应数的素数是7,余数5表示是偶数是7+1的偶数,就是8.商位和是32的偶数是8.
  a8=29(S8-5)+2.因为S8-5=3×9,
  所以a8=19(1×9)+1+19(2×9)+1,a8=3+5.
  上述各数的商位和Sn<4×9,因为最小的特殊数(个位数特殊数)是8节数,只要新产生的数的各节商位位数相等就可以了,新产生的数肯定是素数,而且一个偶数至少有一对两个都是素数的对应的和等于该偶数.
  如果商位和Sn≥4×9时,即使新产生的数的各节商位位数相等,也要用判定式kx=kt-kywky+1进行检验,如果判定式无正整数解,那么该数是素数;如果判定式有正整数解,那么该数是特殊数.因为最小的特殊数(个位数特殊数)是8节数,Sn≥4×9可能会出现8节数.如特殊数9它的节数就是8节.特殊数9是8节1位合数,即kt=8,w=1.再设ky=2,把kt=8,w=1,ky=2带入判定式,得kx=8-21×2+1,kx=63=2.判定式显示正整数解,所以即使9的各节商位相等也不是素数而是特殊数.
  尽管特殊数的出现占据了一些对应素数对的位置,但是,随着数的增大对应素数对的对数也在增多,而且,对应素数对的增加速度远远大于特殊数个数的增加,如小于9的数没有特殊数,奇数都是素数,大于10的数增加了1个特殊数9,9各节商的位数相等,都是1位,共有8节,但不是素数而是合数.对应素数对增加到2对.如10有2对对应素数对等于10:10=5+5=7+3,12应该有2对,但被特殊数占据1对还有1对:12=3+9=7+5.数字增加到22,对应素数对增加到3对.但特殊数没有增加.
  数字增加到94,对应素数对增加到5对.94=3+91=5+89=11+83=23+71=41+53=47+47,特殊数增加到第2个,这个特殊数是91,91是6位15节特殊数.第3个特殊数是4187,第4个特殊数是6533,第5个特殊数是8149,万位数特殊数是10001,十万位数特殊数是102173,百万位数特殊数是1004329,千万位数特殊数是10923709,228位47911节.
  特殊数具有素数的一切特性(各节里的商位位数相等、商位和也相等),但不是素数,而是“两个或两个以上相同商位的素数的乘积”.如:9=3×3(n2一般不是特殊数,只有32例外).第1个3的商位是1位,第2个3的商位也是1位,它们的乘积9是特殊数.如:91=13×7,13的商位是6,7的商位也是6,它们乘积91的商位也是6,91是特殊数.如:20002273=97×206209,97的商位是96,206209的商位也是96,它们的乘积20002273的商位也是96,20002273是特殊数.
  相同商位的素数有2个一组的、有3个一组的、有4个一组的、有5个一组的、有6个一组的,个数最多的是7个一组的,只有一组的:
  15901636019540111130134980157240015739901它们各个的商位都是15900.
  ……
  尽管特殊数的出现增加、占据了一些对应素数对的位置,但是,大于等于6小于无穷大的偶数最少有1对两个都是素数的对应数的和等于该偶数.
  由于出现了5,就有5+5=10,直接生成偶数10,间接生成素数7和特殊数9.大于和等于9,小于无穷大的任何奇数都是3个素数的和.
  写出等于9的奇数公式:a9=29S9+1,∴S9=4×9.设一个小于该奇数的已确认的素数为该数的一个加数.设素数3为奇数9的第1个加数a3=29S3+1.
  a9=29×4×9+1=29×1×9+1+29×3×9,式中29×3×9=6是偶数,
  a9=6+29S3+1,a6=29S3+1+29S3+1,偶数是两个素数的和(见(5)),
  a9=29S3+1+29S3+1+29S3+1=3+3+3.
  用同样的方法可以得到大于等于9小于∞的任何一个奇数都是3个素数的和.
  2×5=10,10=5+5,10=3+7,新生成的素数7和原有的素数5形成12的一对对应素数12=5+7,差额最小的对应素数是5和5,差额最大的对应素数是3和7.偶数10最少有一对对应素数10=3+7.前5个数是1,2,3,4,5,后5个数是6,7,8,9,10.由于5+5=10生成了后5个数6,7,8,9,10.其中7是素数.在5之前没有7,是5+5=10,为了5~10之间数字排列顺序不空缺,所以补充上6,7,8,9,6是3+3直接生成,7除了1和它自己,不再是任何数的倍数,所以称7为素数.也就是说7是5+5=10间接生成的素数.
  由于出现了7,就有7+7=14,2×7=14,7+7=14直接生成偶数14,间接生成2个素数11,13,2×7=10,14=7+7,14=3+11,新生成的素数11和原有的素数7形成14的一对对应素数14=3+11,差额最小的对应素数是7和7,差额最大的对应素数是3和11.14最少有一对对应素数14=3+11.前7个数是1,2,3,4,5,6,7,后7个数是8,9,10,11,12,13,14,由于7+7=14生成了后7个数8,9,10,11,12,13,14.其中11,13是素数.在7之前没有11和13,是7+7=14,为了7~14之间数字排列顺序不空缺,所以补充上8,9,11,12,13,8是5+3生成,9是3+3+3生成,11和13除了1和它自己,不再是任何数的倍数,所以称11和13为素数.也就是说11,13是7+7=14间接生成的素数.
  由于出现了11,13,就有11+11=22,13+13=26,17+17=34,19+19=38,等等.
  ……
  3任何一个偶数最少等于一对两个都是素数的对应数的和
  任何一个数,无论大小,只要数字顺序不空缺,它至少包含着1个素数;任何两个相同的数相加,只要数字排列顺序不空缺,至少直接或间接生成一个素数.新生成的素数和原有的素数形成一对对应素数,它们的和是个偶数.任何一个偶数最少等于一对两个都是素数的对应数的和.
  随着素数的增大,新的素数就会不断的出现,新的素数的出现促进更大的素数的产生.
  2和5是可除尽素数,公式是an=210Sn+1.
  除2和5以外的素数是循环素数,公式是an=29Sn+1.
  二、对孪生素数的探讨
  1孪生素数的生成
  孪生素数:两个素数的差为2的两个素数.大于11的孪生素数属于循环素数,循环素数的尾数只有4个,那就是:1,3,7,9.
  数的排列顺序连贯数字的尾数是1,2,3,4,5,6,7,8,9,0……如果没有偶数,(2和2的倍数)数的排列顺序连贯数字的尾数是1,3,5,7,9,循环周期是5/10.如果没有2和5的倍数,排列顺序连贯数字的尾数是1,3,7,9,循环周期是4/10.如果没有2,3,5的倍数排列顺序连贯数字的尾数是1,3,7,9,3,9,1,7.循环周期是8/30①……如果没有1结尾的素数的倍数,数的排列顺序连贯数字的尾数是1,3,7,9;如果没有3结尾的素数的倍数,数的排列顺序连贯数字的尾数是3,9,1,7;如果没有7结尾的素数的倍数,数的排列顺序连贯数字的尾数是7,1,9,3;如果没有9结尾的素数的倍数,数的排列顺序连贯数字的尾数是9,7,3,1.有可能产生孪生素数的就是数的排列顺序连贯数字的尾数是1,3,7,9中的1,3,与7,9和3,9,1,7中的9,1,共3对.而这3对孪生素数的尾数的排列顺序就是没有2,3,5及其倍数的尾数排列顺序.1~9按没有2,3,5及其倍数的尾数排列顺序应该是1,7,也就是把1,2,3,5,7,9去掉2,3,5,9就是1,7(没有2,3,5及其倍数,9是3的倍数).也就是说孪生素数是没有2,3,5及其倍数的尾数排列顺序的素数所产生的.在72=49以前是纯净的没有2,3,5及其倍数的尾数排列顺序的素数,72以后,7的倍数占据一部分没有2,3,5及其倍数的尾数排列顺序的位置,112以后,又被占据一部分没有2,3,5及其倍数的尾数排列顺序的位置,132再被占据一部分没有2,3,5及其倍数的尾数排列顺序的位置……虽然没有2,3,5及其倍数的尾数排列顺序的位置也随着数字的增加而增多,但孪生素数出现的机率就越来越少.
  2孪生素数的循环周期
  孪生素数是按周期出现的,第1个循环周期从11开始②,就是11,13,17,19,23,29,31,37,为第1个大周期,它们的尾数分别是1,3,7,9,3,9,1,7.1个小循环周期最多有3对孪生素数,由于第1个大循环周期只是没有2,3,5及其倍数的尾数排列顺序,没有其他素数掺入,所以是孪生素数最全的1个周期,有3对,它们是:11和13,17和19,29和31.
  第2个大循环周期有素数7和它的倍数的掺入(必须大于等于72,7×7=49),所以孪生素数只有2对,它们是:41和43,59和61.
  第3个大循环周期有素数7的倍数的掺入(必须大于等于72,7×11=77,7×13=91),所以只有1对是孪生素数:71和73.这3个大循环周期每个周期都只包含有1个小循环周期.
  从101开始进入第4大循环周期里的第1个小循环周期,那就是:101,103,107,109,113,119,121,127.其中有2对孪生素数101和103,107和109,缺少1对119和121,119是7的倍数(7×17=119,11×11=121).
  第4大循环周期里的第2个小循环周期,那就是:131,133,137,139,143,149,151,157.其中有2对孪生素数137和139,149和151,缺少1对131和133(133=7×19).
  第4大循环周期里的第3个小循环周期,那就是:161,163,167,169,173,179,181,187.其中只有1对孪生素数179和181,缺少2对:161和163,167和169.
  第4大循环周期里共有5对孪生素数.
  从191开始进入第5大循环周期里的第1个小循环周期,那就是:191,193,197,199,203,309,211,217.其中有2对孪生素数191和193,197和199,缺少1对209和211.
  第5大循环周期里的第2个小循环周期,那就是:221,223,227,229,233,239,241,247.其中有2对孪生素数227和229,239和241,缺少1对221和223.
  第5大循环周期里的第3个小循环周期,那就是:251,253,257,259,263,269,271,277.其中有1对孪生素数269和271,缺少2对251和253,257和259.
  第5大循环周期里共有5对孪生素数.
  为了符合孪生素数的规律,孪生素数尾数循环周期的划分有以下规定:(1)小周期要按“没有2,3,5及其倍数的尾数循环周期”为小循环周期,即尾数是1,3,7,9,3,9,1,7,个数是自然数顺序排列不空缺的8/30.(2)大周期是一个或多个小周期组成,且第1对孪生素数的尾数必须是1和3的孪生素数.
  以后的大周期因为数字越来越大,周期的开始数也不一定是从整千整万开始,不便排号,所以称某某数前后的周期,如1000前后的周期.
  1000前后的周期:881~1027,包括5个小周期(取数时前后都要取10的正整数倍.如:881~1057要取880~1060)有2对孪生素数.它们是:881和883,1019和1021.
  10000前后的大周期:9461~10087,包括了21个小周期,有10对孪生素数.它们是:9461和9463,9629和9631,9677和9679,9719和9721,9767和9769,9857和9859,9929和9931,10007和10009,10037和10039,10067和10069.
  100000前后的大周期:99131~100157,包括了34个小周期,有7对孪生素数.它们是:99131和99133,99137和99139,99257和99259,99347和99349,99707和99709,99719和99721,99989和99991.
  1000000前后的大周期:999611~1000207,包括了20个小周期,有3对孪生素数.它们是:999611和999613,999959和999961,1000037和1000039.
  10000000前后的大周期:9999971~10000447,包括了16个小周期,有2对孪生素数.它们是:9999971和9999973,10000139和10000141.
  任何一个大循环周期都从尾数是1和尾数3差数为2的两个素数开始.在一个大循环周期里有1个或多个小循环周期.随着数字的增大,大循环周期里的小循环周期的个数也在增多,但不是按比例增加.如第1大周期-第2大周期-第3大周期,每个大周期里都只包括1个小周期.在从99997871~100000543这个大周期里,就包括了89个小循环周期.只有7对孪生素数.也就是说孪生素数的个数随着数字的增大出现的机率越来越少.
  3生素数的衰亡
  孪生素数不会大到趋近于无穷大,因为任何数大到趋近于无穷大时趋近于2,素数大到趋近于无穷大时也趋近于2,两个相同的素数不是孪生素数.
  29Sb+1-29Sa+1=2.
  当aa和ab→∞时,
  29Sb+1→2,29Sa+1→2,29Sb+1-29Sa+1→0.所以孪生素数不存在.
  但也不会马上消失,在一个大循环周期里有的小循环周期最多有3对孪生素数,有的小循环周期有2对孪生素数,有的小循环周期有1对孪生素数,有的小循环周期没有孪生素数,大周期里的小周期个数越来越多,没有孪生素数的小周期个数也越来越多,孪生素数个数总数越来越少,直至一个大周期里找不到一对孪生素数时,此时孪生素数就衰亡.
  孪生素数的公式是29Sb+1-29Sa+1=2.
  注释 ①请参看王元和《7千万以内带有商位和节数的素数表》中的综合表(A~A)表.该表的数字的尾数全部是1,3,7,9,3,9,1,7排列的.
  ②1~9是个不完全周期,完全周期的尾数是1,3,7,9,3,9,1,7,所以从11开始.
  ③文中全部公式引用于《余商法》.
  【参考文献】
  [1]王元和.余商法.中国科教创新导刊,2009(32):90.
  [2]王元和.用《余商法》的公式证明哥德巴赫猜想.2011(5):88.
  [3]王元和.7千万以内带有商位和节数的素数表.博客网址:http://blog.163.com/p-n-wang/.
  注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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【摘要】 在中学数学教学过程中,如何利用多媒体创设教学情境应用信息技术辅助教学,促进数学教学手段的现代化. 利用信息技术发挥教师在教学中的组织引导作用,以及在应用信息技术时要注意的问题.   【关键词】 信息技术;情境创设;主动参与;恰当应用     信息技术的兴起和迅猛普及对传统的数学课程和教学提出了挑战,也为数学教学的现代化带来了生机. 多媒体所提供的丰富信息与资源共享功能,不仅为教师提供了优
针对我区村级动物防疫员业务水平偏低.业务技能单一。收入普遍偏低、队伍不稳定等问题.为进一步加强村级动物防疫队伍建设.助力南疆打赢脱贫攻坚战.充分发挥利用农业院校在教学等
【摘要】 数学教学是数学活动的教学,课堂教学中只有让学生参与到活动中来,才能提高数学教学的有效性,才能提高学生的综合素质. 每一节常态课都需要我们紧扣教材,围绕教学目标,组织起有效的数学活动.   【关键词】 数学教学;常态课;数学活动;有效    《数学课程标准》明确指出:“数学教学是数学活动的教学,是师生之间、学生之间交往互动与共同发展的过程. ”只有让学生参与到数学活动中来,才能提高数学教学
课堂是学校德育的主渠道,教师肩负着教书育人的重大责任,不光要教好书,还要具备学科教学中德育渗透的意识和责任,更要有学科教学中德育渗透的基本渗透水平、能力和技术,使德育渗透
巴音布鲁克乌和牧场草原具有重要的生产、生态和生活功能,在生态安全及经济可持续发展中占 有重要地位.但由于人类过度追求畜产品数量而盲目超载过牧等导致草地“三化”严重,
【摘要】有效课堂教学,是影响学生学数学的关键,这就要求给学生提供宽松的课堂气氛,让学生大胆思考、探索、交流,学生的创新精神和创造性思维能力才能得到培养和提高.  【关键词】思维能力;气氛;交流  课堂教学的核心是学生“学活”,“活而不乱,实而不死”,要力求达到活教活学、乐教乐学的理想境界.我从一堂探究性数学课中尝试了这一点,比如:我在讲初中数学“字母表示数”一课中,展示图片.  我让学生拿出事先准