世界上最难的小学数学题
2023-05-22 15:22:54 来源: 互联网
1、歌德巴赫猜想。
2、哥德巴赫猜想(Goldbach Conjecture)大致可以分为两个猜想(前者称"强"或"二重哥德巴赫猜想,后者称"弱"或"三重哥德巴赫猜想):1.每个不小于6的偶数都可以表示为两个奇素数之和;2.每个不小于9的奇数都可以表示为三个奇素数之和。
【资料图】
3、 哥德巴赫介绍 哥德巴赫(Goldbach ]C.,1690.3.18~1764.11.20)是德国数学家;出生于格奥尼格斯别尔格(现名加里宁城);曾在英国牛津大学学习;原学法学,由于在欧洲各国访问期间结识了贝努利家族,所以对数学研究产生了兴趣;曾担任中学教师。
4、1725年,到了俄国,同年被选为彼得堡科学院院士;1725年~1740年担任彼得堡科学院会议秘书;1742年,移居莫斯科,并在俄国外交部任职。
5、 [编辑本段]来源 1729年~1764年,哥德巴赫与欧拉保持了长达三十五年的书信往来。
6、在1742年6月7日给欧拉的信中,哥德巴赫提出了一个命题。
7、他写道:"我的问题是这样的:随便取某一个奇数,比如77,可以把它写成三个素数之和:77=53+17+7;再任取一个奇数,比如461,461=449+7+5,也是三个素数之和,461还可以写成257+199+5,仍然是三个素数之和。
8、这样,我发现:任何大于7的奇数都是三个素数之和。
9、但这怎样证明呢?虽然做过的每一次试验都得到了上述结果,但是不可能把所有的奇数都拿来检验,需要的是一般的证明,而不是个别的检验。
10、"欧拉回信说:“这个命题看来是正确的".但是他也给不出严格的证明。
11、同时欧拉又提出了另一个命题:任何一个大于6的偶数都是两个素数之和,但是这个命题他也没能给予证明。
12、不难看出,哥德巴赫的命题是欧拉命题的推论。
13、事实上,任何一个大于5的奇数都可以写成如下形式:2N+1=3+2(N-1),其中2(N-1)≥4.若欧拉的命题成立,则偶数2(N-1)可以写成两个素数之和,于是奇数2N+1可以写成三个素数之和,从而,对于大于5的奇数,哥德巴赫的猜想成立。
14、 但是哥德巴赫的命题成立并不能保证欧拉命题的成立。
15、因而欧拉的命题比哥德巴赫的命题要求更高。
16、 哥德巴赫猜想:1+2现在通常把这两个命题统称为哥德巴赫猜想。
17、 【小史】 1742年,哥德巴赫在教学中发现,每个不小于6的偶数都是两个素数(只能被1和它本身整除的数)之和。
18、如6=3+3,12=5+7等等。
19、公元1742年6月7日哥德巴赫写信给当时的大数学家欧拉,欧拉在6月30日给他的回信中说,他相信这个猜想是正确的,但他不能证明。
20、叙述如此简单的问题,连欧拉这样首屈一指的数学家都不能证明,这个猜想便引起了许多数学家的注意。
21、从哥德巴赫提出这个猜想至今,许多数学家都不断努力想攻克它,但都没有成功。
22、当然曾经有人作了些具体的验证工作,例如: 6 = 3 + 3, 8 = 3 + 5, 10 = 5 + 5 = 3 + 7, 12 = 5 + 7, 14 = 7 + 7 = 3 + 11,16 = 5 + 11, 18 = 5 + 13, ……等等。
23、有人对33×108以内且大过6之偶数一一进行验算,哥德巴赫猜想(a)都成立。
24、但严格的数学证明尚待数学家的努力。
25、 从此,这道著名的数学难题引起了世界上成千上万数学家的注意。
26、200年过去了,没有人证明它。
27、也没有任何实质性进展。
28、哥德巴赫猜想由此成为数学皇冠上一颗可望不可即的"明珠"。
29、 人们对哥德巴赫猜想难题的热情,历经两百多年而不衰。
30、世界上许许多多的数学工作者,殚精竭虑,费尽心机,然而至今仍不得其解。
31、哥德巴赫猜想的传奇实际上是科学史上最传奇的历史(详见哥德巴赫猜想传奇词条)。
32、 到了20世纪20年代,才有人开始向它靠近。
33、1920年挪威数学家布朗用一种古老的筛选法证明,得出了一个结论:任何大于特定大偶数N的偶数都可以表示为两个殆素数之和的形式,且这两个殆素数只拥有最多9个素因子。
34、(所谓"殆素数"就是素数因子(包括相同的与不同的)的个数不超过某一固定常数的奇整数。
35、例如,15=3×5有2个素因子,27=3×3×3有3个素因子。
36、)此结论被记为“9+9”。
37、这种缩小包围圈的办法很管用,科学家们于是从“9十9”开始,逐步减少每个怠素数里所含素因子的个数,直到使每个殆素数都是奇素数为止。
38、值得注意的是,考虑到条件“大于特定大偶数N”,利用这种方法得出的结论本质上有别于哥德巴赫猜想。
39、 目前“最佳”的结果是中国数学家陈景润于1966年证明的,称为陈氏定理:“任何充分大的偶数都是一个质数与一个自然数之和,而后者仅仅是两个质数的乘积。
40、”通常都简称这个结果为大偶数可表示为 “1 + 2”的形式。
41、“充分大”陈景润教授指大约是10的500000次方,即在1的后面加上500000个“0”,是一个目前无法检验的数。
42、所以,保罗赫夫曼在《阿基米德的报复》一书中的35页写道:充分大和殆素数是个含糊不清的概念。
43、 ■哥德巴赫猜想研究(证明)进度相关 在陈景润之前,关于偶数可表示为 s个质数的乘积 与t个质数的乘积之和(简称“s + t”问题)之进展情况如下: 1920年,挪威的布朗证明了“9 + 9”。
44、 1924年,德国的拉特马赫证明了“7 + 7”。
45、 1932年,英国的埃斯特曼证明了“6 + 6”。
46、 1937年,意大利的蕾西先后证明了“5 + 7”, “4 + 9”, “3 + 15”和“2 + 366”。
47、 1938年,苏联的布赫夕太勃证明了“5 + 5”。
48、 1940年,苏联的布赫夕太勃证明了“4 + 4”。
49、 1948年,匈牙利的瑞尼证明了“1+ c”,其中c是一很大的自然数。
50、 1956年,中国的王元证明了“3 + 4”。
51、 1957年,中国的王元先后证明了 “3 + 3”和“2 + 3”。
52、 1962年,中国的潘承洞和苏联的巴尔巴恩证明了“1 + 5”, 中国的王元证明了“1 + 4”。
53、 1965年,苏联的布赫 夕太勃和小维诺格拉多夫,及意大利的朋比利证明了“1 + 3 ”。
54、 1966年,中国的陈景润证明了 “1 + 2 ”。
55、 数论书上介绍的偶数的哥德巴赫猜想定量解公式,如下: ``````````p-1`````````1`````````N r(N)~2∏——∏(1- ————)———— ..........P-2.......(P-1)^2..(lnN)^2 ....P>2,P|N...P>2 r(N)为将偶数表为两个素数之和n=p+p`的表示个数, ∏表示各参数连乘,ln表示取自然对数,^2表示取平方数。
56、 第一个∏的参数P是大于2的且属于该偶数的素因子的素数。
57、 第二个∏的参数P是大于2且不大于√N的素数。
58、 第一个∏的数值是分子大于分母,大于1。
59、 第二个∏的数值是孪生素数的常数,其2倍数就=1.320..大于1。
60、 N/(lnN)是计算N数内包含的素数的个数,(1/lnN)素数与数的比例。
61、 有不少人论述了:(N数内包含的素数的个数)与(素数与数的比例)的乘积 大于一。
62、 即:r(N)==(大于1的数)(大于1的数)(大于1的数)==大于1的数 值得推荐的论述为 由素数定理知:π(N)≈N/(lnN) π(N)≈(0.5)(N^0.5)[N^0.5]/ln(N^0.5)]==(0.5)(N^0.5)π(N^0.5), 1/(lnN)≈π(N)/N(0.5)==(0.5)π(N^0.5)/(N^0.5) 公式的主项==N/(lnN)^2==[(0.5)π(N^0.5)]^2 约等于(一半的平方根内素数个数)的平方数。
63、 即:在{一半的平方根内素数个数**大于一时,换一句话说就是: 第二个素数的平方数以上的偶数,公式的主项就大于1。
64、 数论书上介绍的奇数的哥德巴赫猜想定量解公式,如下: r(N)为将奇数N表示为三个素数之和的表示法个数: ``````1```````````1````````````1``````N^2 r(N)~—∏(1- ———)∏(1+————){————} ......2.......(P-1)^2.....(P-1)^3....(lnN)^3 条件:..P非整除N......P整除N 其中,符号^表示乘方,符号∏是表示含众多参数P的数的连乘积,P不同的属性就是 条件。
65、先算出了中间的两个连乘积的积(称为“奇异级数”)大于一。
66、又证明了: r(N) > (1/4)(N^2)/(LnN)^3 据此:证明了每一个充分大的奇数都是三个奇素数之和。
67、 比充分大的奇数小的奇数是三个奇素数之和,至此,没看到证明。
68、 下面,给出证明:不小于9的每一个奇数都是三个奇素数之和。
69、 变换条件的方法: (1)前面乘(P整除N条件的)∏{1-[1/(P-1)^2]},后面除(P整除N条件的)∏{1-[1/ (P-1)^2]}, (2)前面的连乘积的参数的条件变成:所有奇素数,后面的连乘积成了一个分数,且其分 子,分母的P是一样的,都是P整除N, (3)分子,分母同时乘以2,把最后的一项,分两份放中间. 变换条件后的新公式如下: ``````2```{``````1```}{``N````}{``N`}``{```````1``````````1`````````} T(N)~—∏{1- ———-}{——-—}{——}∏{(1+————)(1- ———)^(-1)} ......4...{...(P-1)^2}{(lnN)^2}{lnN.)..{...(P-1)^3.....(lnN)^2......} 条件:...P>2..........................P整除N 公式中: 2{1-[1/(P-1)^2]}{N/(lnN)^2}是N内孪生素数的个数。
70、 {N/lnN}是N内素数的个数。
71、 最后一项,分子是:一连串稍微大于一的数连乘。
72、分母是稍微小于一的数连乘。
73、 分子越来越大,分母越来越更小于一,最后一项分数连乘积远大于一。
74、 新公式就是随素数个数,孪生素数个数同步增大的奇数哥猜的定量解: T(N)~(1/4){孪生素数个数}{素数个数}{与素因子有关的大于一的增加量} 。
75、 只要奇数内{孪生素数个数}{素数个数}的积大于4,每一个奇数都是三个奇素数之和 。
76、三个首个素数3的和为9,9以内的{孪生素数个数}{素数个数}的积已满足大于4的要 求。
77、所以,不小于9的每一个奇数都有三个奇素数之和的表达式。
78、 仅用素数定理,不用孪生素数,也可以证明奇数哥猜。
79、 由素数定理知:N内素数个数为:π(N)≈N/(lnN), N平方根内素数个数为:π(N^(0.5)≈N^(0.5)/[ln(N^(0.5)], r(N)为将奇数N表示为三个素数之和的表示法个数: ``````1```````````1````````````1``````N^2 r(N)~—∏(1- ———)∏(1+————){————} ......2.......(P-1)^2.....(P-1)^3....(lnN)^3 数论书上,已证明了:r(N) > (1/4)(N^2)/(LnN)^3 。
80、 由(1/ 4)(N^2)/(LnN)^3=(1/4)(N/LnN){N^(0.5)/[2LnN^(0.5)]}^2 ~{[π(N)]/4}{π[N^(0.5)]/2}^2 r(N)等于(1/4)的N内素数个数乘以{(1/2)的N平方根内素数个数为底的二次方幂}。
81、 已知,9以内的素数个数为4,,9的平方根为3,含有素数个数为2, {[π(N)]/4}{π[N^(0.5)]/2}^2==(4/4)(2/2)^2=1。
82、 所以,不小于9的奇数,r(N) >1成立。
83、奇数哥猜成立。
84、 哥德巴赫猜想的证明 哥德巴赫猜想的初等数学的证明 王敏 摘要::凡>4的偶数都可以表示为两个素数之和即 E=P1+P2 或E=2P(若E=2P) 命题1:凡大于4的偶数都是二个奇素数之和 证明1. 6=3+3 ,E=2P 命题2: 凡大于6的偶数都是二个奇素数之和(P1+P2), 而且可由式得P1P2: P1P2=(E/2-a)(E/2+a) 和 E=2P (若E=2P时) 证明2. ∵ 奇数+奇数=偶数, ∴P1+P2=E(P1,P2>2) 且若P1< E/2, 则P2>E/2. 因此,有P1P2=(E/2-a)(E/2+a) ⑴当E/2=偶数时,设E=4+4n 则E=[(4+4n)/2-a] [(4+4n)/2+a]=p1p2 在此,我们将上式简写为:E=b±a=p1+p2 设n=1,8=4±1=3+5 n=k=4049, 16200=8100±11=8111+8089 n=k+1=4050, 16204=8102±9= 8111+8093=16204 ⑵当E/2=奇数时, 设E=6+4n 设n=1, 10=5±2=3+7 n=k=4049, 16202=8101±108 =7993+8209 n=k+1=4050, 16206=8103±14 =8089+8117 因为4+4n和6+4n覆盖了> 6的所有偶数, 由证明1和证明2论证了凡大于4的偶数都是二个奇素数之和。
85、而且>6的偶数两侧存在对称分布的p1,p2 。
86、 下面为排列方便省略了E值。
87、 3±0=3+3 4±1=3+5 5±0=5+5 5±2=3+7 6±1=5+7 7±0=7+7 7±4=3+11 8±3=5+11 8±5=3+13 … 11±0=11+11 11±6=5+1711±8=3+19 12±1=11+13 12±5=7+17 … 49±12=37+61 49±18=31+67 49±30=19,79 50±3=47+53 50±9=41+59 50±21=29+71 50±33=17+83 50±39=11+89 50±47=3+97 由此可见,随着偶数值的增大,可用的素数增多,素数对也增加。
88、 因此哥德巴赫猜想成立。
89、证毕。
90、 【意义】 一件事物之所以引起人们的兴趣,因为我们关心他,假如一个问题的解决丝毫不能引起人类的快感,我们就会闭上眼睛,假如这个问题对我们的知识毫无帮助,我们就会认为它没有价值,假如这件事情不能引起正义和美感,情操和热情就无法验证。
91、 哥德巴赫猜想是数的一种表现次序,人们持久地爱好它,是因为如果没有这种次序,人们就会丧失对更深刻问题的信念——因为无序是对美的致命伤,假如哥德巴赫猜想是错误的,它将限制我们的观察能力。
92、使我们难以跨越一些问题并无法欣赏。
93、一个问题把它无序的一面强加给我们的内心生活,就会使我们的感受趋向丑陋,引起自卑和伤感。
94、哥德巴赫猜想实际是说,任何一个大于3的自然数n.都有一个x, 使得n+x与n-x都是素数,因为,(n+x)+(n-x)=2n.这是一种素数对自然数形式的对称,代表一种秩序,它之所以意味深长,是因为素数这种似乎杂乱无章的东西被人们用自然数n对称地串联起来,正如牧童一声口稍就把满山遍野乱跑的羊群唤在一起,它使人心晃神移,又像生物基因DNA,呈双螺旋结构绕自然数n转动,人们从玄虚的素数看到了纯朴而又充满青春的一面。
95、对称不仅是视觉上的美学概念,它意味着对象的统一。
96、 素数具有一种浪漫的气质,它以神秘的魅力产生一种不定型的朦胧,相比之下,圆周率,自然对数。
97、虚数。
98、费肯鲍姆数就显得单纯多了,欧拉曾用一个公式把它们统一起来。
99、而素数给人们更多的悲剧色彩,有一种神圣不可侵犯的冷漠。
100、当哥德巴赫猜想变成定理,我们可以看到上帝的大智大慧,乘法是加法的重叠,而哥德巴赫猜想却用加法将乘性概括。
101、在这隐晦的命题之中有着深奥的知识。
102、它改变人们对数的看法:乘法的轮郭凭直观就可以一目了然,哥德巴赫猜想体现一种探索机能,贵贱之别是显然的,加法和乘法都是数量的堆积,但乘法是对加法的概括,加法对乘性的控制却体现了两种不同的要求,前者通过感受可以领悟,后者则要求灵感——人性和哲学。
103、静观前者而神往于它的反面(后者),这理想的境界变成了百年的信仰和反思,反思的特殊价值在于满足了深层的好奇,是一切重大发现的精神通路,例如录音是对发音的反思结果,磁生电是对电生磁的反思结果。
104、顺思与反思是一种对称,表明一种活力与生机。
105、顺思是自然的,反思是主动的,顺思产生经验,反思才能产生科学。
106、顺思的内容常常是浅表的公开的,已知的。
107、反思的内容常常是隐蔽的,未知的。
108、反思不是简单的衷情回顾不是对经验的眷念,而是寻找事物本质的终极标准——-对历史真相或事物真相的揭示。
109、 哥德巴赫猜想为什么会吸引人?世界上绝对没有客观方面能打动人的事物和因素。
110、一件事之所以会吸引人,那是因为它具有某种特质能震动观察者的感受力,感受力的大小即观察者的素质。
111、感人的东西往往是开放的。
112、给人以无限遐思和暗示。
113、哥德巴赫猜想以一种表面开朗简洁的形式掩盖它阴险的本质。
114、他周围笼罩着一种强烈的朦胧气氛。
115、他以喜剧的方式挑逗人们开场,却无一例外以悲剧的形式谢幕。
116、他温文尔雅地拒绝一切向她求爱的人们,让追求者争风吃醋,大打出手,自己却在一旁看着一场有一场拙劣的表演。
117、哥氏猜想以一种抽象的美让人们想入非非,他营造一种仙境,挑起人们的欲望和野心,让那些以为有点才能的人劳苦、烦恼、愤怒中死亡。
118、他恣意横行于人类精神的海洋,让智慧的小船难以驾驭,让科研的‘泰坦尼克’一次又一次沉没。
119、 人类的精神威信建立在科学对迷信和无知的胜利之上,人类的群体的精神健康依赖于一种自信,只有自信才能导入完美的信念使理想进入未来中,完美的信念使人生的辛劳和痛苦得以减轻,这样任何惊心动魄的灾难,荡气回肠的悲怆都难以摧毁人的信念,只有感到无能时,信念才会土崩瓦解。
120、肉体在空虚的灵魂诱导之下融入畜类,人类在失败中引发自卑。
121、哥德巴赫猜想的哲学意义正在如此。
122、 时代在等待名垂千古的英雄。
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