Существует бесконечное количество пар простых чисел

Бесплатный доступ

В статье рассматривается одна из старейших математических задач, существование пар простых чисел вида , , , у данной проблемы существует длительная история поиска решений. Один из таких результатов, является результат доказанный Бруном в 1919 г: «Ряд из величин, обратный простым близнецам, обрывается или сходиться», также таким результатом является достижение Джана Итена который в 2013 доказала что: «что существует бесконечно много пар последовательных простых чисел с разностью не более 70 миллионов». Далее данный результат был улучшен 2014 Пэйсом Нильсеном из унивирситета Брайгама Янга в Юте - 246. Моё решение не является продолжением работы Джана Итена, а является альтернативным способом решения, данной задачи. Данное решение будет изложено ниже и подразумевает под собой, решение данной задачи в более широком смысле, где проблема простых близнецов, является лишь частным случаем, более подробно об этом будет изложено в другой статье, а в данной же стать речь пойдёт именно о проблеме простых близнецов.

Еще

Построения последовательностей, симметричные остатки, полные комбинации остатков, эпициклоиды, нумерация комбинаций

Короткий адрес: https://sciup.org/170197655

IDR: 170197655   |   DOI: 10.24412/2500-1000-2023-1-2-182-199

Текст научной статьи Существует бесконечное количество пар простых чисел

Таблица 1. n(N)- Количество простых чисел на промежутке [1: N].7г(N)-функция про- стых чисел.

1

2

3

4

,…,

P- 1

P

1/2

2/2

,…,

1/3

2/3

3/3

,…,

1/5

2/5

3/5

4/5

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

1/P

2/P

3/P

4/P

,…,

(P — 1)/P

P/P

Согласно правилам:

  • 1)    Берётся один период каждой последовательности (1).

  • 2)    В данных периодах последовательностей, берётся каждый остаток каждой последовательности (1).

  • 3)    Для одной комбинации V берётся один остаток каждой последовательности (1).

  • 4)    Нумерация комбинаций начинается сверху вниз, согласно росту периодов последовательностей (1).

будет соответствовать, какое-либо целое число на промежутке [1: +^] .

Представим натуральный ряд в виде долей, согласно Теореме №1:

  • 1)    Если во множестве натуральных чисел 2,3,4,…,N зачеркнуть числа, кратным первым г простым числам 2,3,4,..., Рг , то первое (наименьшее) не зачёркнутое число будет простым.

  • 2)    Если вычеркнуть все чис л а, кратные всем простым числам до VN, т.е. выбрать г так, что Рг< VN < Рг+1 , то оставшиеся числа будут совпадать с множеством всех простых чисел Р , таких что 4N < Р < N .

Разделим каждое число ряда {1,2,3,..., N2}, на числа 2,3,5,.,Р. P

При этом будут браться, только простые числа из промежутка [1;М].

L = п(М)

L — количество последовательностей. и(х) — функция простых чисел на промежутке [1; М] .Таблица №2

Таблица 2. Ряд ввиде долей представленный согласно Теореме №1

1

2

3

4

,• •,

М2 — 1

М2

1/2

2/2

3/2

4/2

,• •,

2 — 1)/2

М2/2

1/3

2/3

3/3

4/3

,• •,

2 — 1)/3

М2/3

1/5

2/5

3/5

4/5

,• •,

2 — 1)/5

М2/5

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• •,

,-",

,-",

1/P

2/P

3/P

4/P

,• •,

2 — 1)/P

М2

Зададим данные последовательности с помощью формулы:

S(n) = Gn n G [1,2,3, ...,М2]

  • G = 1/T

T G (1; М], T — простое число, G — коэффиценты последовательностей.

Таким же образом будут получены последовательности (1):

S(n) = 0,5n,S(n) = 0,33n,S(n) = 0,2n, ,„,S(n) = — n(1)

nG [1,2,3,..., М2]

Рассмотрим Таблицу 2:

Таблица 2. Ряд ввиде долей, представленных согласно Теореме №1

1

2

3

4

,-",

М2 — 1

М2

1/2

2/2

3/2

4/2

,-",

2 — 1)/2

М2/2

1/3

2/3

3/3

4/3

,-",

2 — 1)/3

М2/3

1/5

2/5

3/5

4/5

,-",

2 — 1)/5

М2/5

,• ^,

,• ^,

,• ^,

,• ^,

,-",

,-",

,-",

1/P

2/P

3/P

4/P

,-",

2 — 1)/P

М2/P

Данная Таблица №2 получена путём подстановки в последовательности (1), целых чисел n, n G [1,2,3, ...,М2]. Данную подстановку назовём естественным ходом, заполнение Таблицы №2. Данную Таблицу №2, можно разделить на комбинации остатков. Одной комбинацией остатков называется значение последовательно- стей (1) при n = d, где d- некоторое целое число, принадлежащее промежутку [1;М2]. Общее количество комбинаций будет определяться числом М2, так как данное число является наибольшем в промежутке [1; М2].

S(n) = 0,2n,-,S(n) = (~)n, S(n) = (~)n, n = d S(d) = 0,2d,-,S(d) = 0-) d, S(d) = (1) d, n = d 0,2d = Ц1 + t1

(^1)d = ap1 + tp1

(pz)d   ap2+tp2

(t1,..., tp , tp) — комбинация остатков при числе d. dG[1;N2]. Количество остатков будет соответствовать количеству простых чисел на промежутке [1; N] то есть функции n(N) х = N. Отсюда получим правило получения комбинаций: «Для любого целого числа d, d G [1; N2] берётся один остаток в каждой последовательности (1)».

Теперь рассмотрим другой способ получения комбинаций:

Так как последовательности (1) имеют периоды, 2,3, .,Р. То количество различных остатков, каждой последовательности, будет определяться одним периодом каждой последовательности (1), отсюда правило: Для составления комбинаций берётся один период каждой последовательности (1). Это следует из Теоремы №1 так как на основе данной теоремы получены последовательности (1). Составим Таблицу 3:

Таблица 3 Значения остатков последовательностей (1), равные одному периоду каждой последовательности (1), периоды простые числа

1

2

3

4

,• •,

P — 1

P

1/2

2/2

,• • •,

1/3

2/3

3/3

,• • •,

1/5

2/5

3/5

4/5

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• •,

,• •,

1/Р

2/Р

3/Р

4/Р

,• •,

(P — 1)/P

P/P

Данные комбинации могут получаться методом перебора, согласно правилу, полученному из выше сформулированного правила (из естественного хода заполнения Таблицы №2): «Для любого числа d, d G [1; N2] берётся один остаток в каждой последовательности». Из данного правила получим формулировку: «Для любой одной комбинации «V» берётся один остаток в одном периоде каждой последовательности (2)».

Теперь рассмотрим получения комбинаций естественным ходом, количество их условно ограниченно промежутком [1; N2], но при необходимости подстановку значений в последовательности (1), можно продолжать не ограниченно. n G [1,2,3, ., N2, N2 + 1, N2 + 2, .,+ю].

Теперь необходимо доказать, что при получении комбинаций естественным ходом, при неограниченном заполнении, используются все остатки 1-го периода, каждой последовательности (1):

Доказательство:

Рассмотрим Таблицу №3:

Таблица 3. Значения остатков последовательностей (1), равные одному периоду каждой последовательности (1), периоды простые числа

1

2

3

4

,• •,

P — 1

P

1/2

2/2

,• • •,

1/3

2/3

3/3

,• • •,

1/5

2/5

3/5

4/5

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• •,

,• •,

1/P

2/P

3/P

4/P

,• •,

(P — 1)/P

P/P

Так как данные последовательности(1) имеют периоды то они периодические, то рассмотрим две 1-ые последовательности: S(n) = 0,5n, S(n) = 0,33(3)n, и их периоды Т1 = 2, Т2 = 3, представим естественный ход заполнения при не ограниченном росте n G [1,2,3, .,N2,N2 + 1,N2 + 2, ., +^], в виде движения двух окружностей, O1 — не подвижная, 02 — подвижная, то есть если R1 = 3, R2 = 2. Эпициклоида – плоская кривая, образуемая фиксирован- ной точкой окружности, катящейся по скольжения. Рисунок 1. внешней стороне другой окружности без

Рис. 1 01 — не подвижная окружность (направляющая), 02 — подвижная окружность (производящая), R1 — радиус не подвижной окружности, R2 — радиус подвижной окружности

Мы имеем право так представлять, так как последовательности S (п) = 0,5п, S (п) = 0,33(3)п-периодические. То по свойствам эпициклоид имеем: Количество точек невозврата на неподвижной окружности 01, от подвижной окружности 02, будет определяться радиусом не подвижной окружности R1 (I = 3), i —количество точек невозврата. Это следует из того, что R1 не кратно R2, а это следует из определения простого числа: «Натуральное число Р называется простым, если Р > 1 и Р не имеет положительных делителей, отличных от 1 и Р». То есть если периоды последовательностей(1) простые числа, то радиусы их не могут быть кратны друг другу.

А это значит, что остаток 1/2, последовательности S(n) = 0,5п, п G [1,2, „.,+го], будет иметь три различные точки на окружности 01. То есть комбинации остатков: {1;|}, {|;|}, {1; о}. С последовательностью S(n) = 0,33(3)п, п G [1,2, ™,+ю]. Рисунок №2

Если на окружности 02 взять точку 0, (остаток 0), то есть совершить поворот окружности 02 на 180-градусов, остаток 0 будет иметь три различные точки на окружности 01. То есть комбинации остатков: {о; |}, {о; |}, {0; 0}. Это следует из того, что при повороте окружности 02, отношения радиусов окружностей не меняется. Рисунок 3.

Рис. 2. Точки невозврата, полученные путём построения эпициклоиды, полученные с помощью двух окружностей 01, 02.

Рис. 3 Точки невозврата, полученные путём построения эпициклоиды, с помощью двух окружностей 01, 02. Окружность 02 совершила поворот на 180 градусов.

Если построить эпициклоиду, при этом использовать обе точки 0 и 1/2, то получиться 6 точек, на окружности 01, то есть определить общее количество комбина-ций:{2:9- О Ы- Й- К}{0:0}

Теперь к двум первым последовательностям S(n) = 0,5n, S(n) = 0,33(3)n n е [1,2, „.,+го], прибавим третью последовательность S(n) = 0,2n n е [1,2, .„,+ю]. Общий период первых двух последовательностей, будет определяться как Т1-2 = 6, то возьмём радиус окружности 03, R3 = 6, а радиус окружности 04, R3 = 5, То по свойствам эпициклоид имеем: Количество точек не возврата на неподвижной окружности 03, от подвижной окружности 04, будет определяться радиусом не подвижной окружности R3(i = 6), i —количество точек не возврата. Это следует из того, что R1 не кратно R2, а это следует из определения простого числа: «Натуральное число Р называется простым, если Р > 1 и Р не имеет положительных делителей, отличных от 1 и Р». То есть число 6 взаимно-простое с числом 5, так как множители 2 и 3 не кратны 5. Рисунок 4.

Рис. 4. Точки невозврата, полученные путём построения эпициклоиды, с помощью двух окружностей 03, 04.

А это значит, что остаток 1/5 последовательности S(n) = 0,2n, n e [1,2, .„, +^], будет иметь 6 различных точек на окружности 03. То есть комбинации остатков: {i;i}-(1;S-{1=3}-{1=4}-{1;|}-{1;0),   с

  • b  ОУ  kb  ОУ  kb  ОУ  kb  ОУ  kb  ОУ  kb

последовательностью S(n) = 0,166(6)n, n€[1,2,^,+ro]. Или остаток 1/5, будет иметь комбинации остатков с комбинациями остатков, полученных от последовательностей S(n) = 0,5n, S(n) = 0,33(3)n n e [1,2, ^,+^],

{1;1;1}, {1;2;1}, {1; 0;1}, {0;1; 1}, {o;2;1}, {0; 0; 1} 12 3 bJ 12 3 bJ (2 bl I 3 bJ I 3 bJ ( bJ

. Так как количество различных комбинаций первых двух последовательностей будет определяться как общий знаменатель периодов двух последовательностей: 2x3 = 6.

Если на окружности O3 взять точки |, |, 4

  • -, 0, и совершать повороты окружности О3, на определённый градус соответствующим точкам, то каждой такой точке будет соответствовать, комбинации остатков:

112 122 1  2   12   222

{2;3 ;5Г {2; 3 ;5Г{2 ;0;5),{0;3; 5У {0;3;5Г {0; 0 5}

113 123 1  3   13   233

{2;3;5},{2;3;5},{2;0;5},{0;3;5},{0;3;5],10;0;5]

(1 1 4) (1 2 4) (1    4) (   1 4) (  2 4) Г4)

{2; 3; 5}, {2; 3; 5}, {2; 0; 5}, {0; 3; 5}, {0; 3; 5}, {0; 0; 5} {2:1:0}-{|;1:0}'{|;0:0}'{0;|;0}'{0;|;0}-{0;0:0}

Это следует из того, что при повороте окружности О3, отношения радиусов не меняется. При этом количество, различных комбинаций можно посчитать, как общий знаменатель трёх последовательностей: 2 X 3 X 5 = 30.

Соответственно, добавляя по очереди, следующие последовательности к последовательностям: S(n) = 0,5n, S(n) = 0,33(3)n, S(n) = 0,2n, n e [1,2, ^,+^], периоды, которых простые числа, лежа- щие на промежутке [1;^]: S(n) = 0,142n,

S(n) = 0,09(09)n,_, S(n) = - x n, S(n) = "    '                    Pi

P2Xn

e [1,2.....+^j, будем

получать,

комбинации остатков, при этом каждая комбинация уже полученных комбинации остатков, будет иметь комбинации, со всеми остатками, следующей последова- тельности, это следует из того что, все периоды последовательностей простые числа, а это значит, что общий период уже полученных комбинаций остатков, будет состоять из простых чисел, то есть 2x3x5 = 30, взаимно-простое с 7, соответственно 30x7 = 210 взаимно-простое с 11, 210x11 взаимно-простое с 13,..., 210 X 11 X 13, .„,Р1, взаимно-простое с Р2. «Натуральное число Р называется простым, если Р > 1 и Р не имеет положительных делителей, отличных от 1 и Р», то есть: период 2 не имеет общих множителей с периодами {3,5,7,^,Р1,Р2}, кроме 1-цы также 3 не имеет общих множителей с периодами {2,5,7,^,Р1, Р2}, кроме 1-цы, также 5 не имеет общих множителей с периодами {2,3,7,^,Р1, Р2}, кроме 1-цы, также 7 не имеет общих множителей с периодами {2,3,5,^,Р1, Р2}, кроме 1-цы, также Р1 не имеет общих множителей с периодами {2,3,5,..., Р2}, кроме 1-цы, также Р2 не имеет общих множителей с периодами {2,3,5,^, Р1} кроме 1-цы, {2,3,5,7,^,Р1, Р2} e[1;^j, 2 < 3 < 5 < 7 <, .„,< Р1 < Р2

А это значит, что при получении комбинаций естественным ходом, при неограниченном заполнении, используются все остатки 1-го периода, каждой последовательности (1). Отсюда правило для получения комбинаций методом перебора: «В данных периодах последовательностей, берётся каждый остаток каждой последовательности (1) на одном периоде.» (3)

Что и требовалось доказать.

Выпишем все правила, и добавим 4-ое:

  • 1)    Для составления комбинаций берётся один период каждой последовательности.

  • 2)    «Для любой комбинации «V» берётся один остаток в одном периоде каждой последовательности.

  • 3)    В данных периодах последовательностей, берётся каждый остаток каж-

  • дой последовательности (1) на одном периоде.
  • 4)    Нумерация комбинаций начинается сверху вниз, согласно росту периодов последовательностей (1). Это следует из Теоремы №1, так как согласно работы данной Теоремы в промежуток [1; N], как добавляются простые числа.

Таблица-дополнение. Одна комбинация выделенная красным маркером, полученная методом перебора, согласно выше описанным правилам, количество остатков, равно ко-

Составим Таблицу №4, методом перебора согласно выше описанным правилам:

Таблица 4. Комбинации остатков, полученные методом перебора, из Таблицы-дополнение, по выше изложенным правилам. При этом верхняя строчка является номером комбинации, а не числом п, п Е [1; +от]

1

2

3

4

, ”,

F-2

F- 1

F

Я11

Я21

Я31

Я41

, ”,

Ян-21

Ян-11

Ян1

<712

Я22

Я32

Я42

, ”,

Ян-22

Ян-12

Ян2

<713

Я23

Я33

Я43

, ”,

Ян-23

Ян-13

Ян3

, ■ ”,

, ”,

, ”,

, ”,

, ”,

, ”,

, ”,

, ”,

Я

Я

Я

Я

, ”,

Ян-2Р

Ян-1Р

ЯнР

Так как комбинации остатков, полученные методом перебора из Таблицы – дополнение, содержащиеся в Таблице №4 получены согласно правилам, при этом данные правила вытекают из выше доказанного, то есть из заполнения Таблицы №3 естественным ходом, при неограниченном росте п Е [1; +^], а это правила:

  • 1)    Для составления комбинаций берётся один период каждой последовательности.

  • 2)    «Для любой комбинации «V» берётся один остаток в одном периоде каждой последовательности.

  • 3)    В данных периодах последовательностей, берётся каждый остаток каждой последовательности (1) на одном периоде.

  • 4)    Нумерация комбинаций начинается сверху вниз, согласно росту периодов последовательностей (1).

То каждая комбинация, полученная методом перебора, будет соответствовать, какому-либо целому числу на промежутке [1; +^], но при этом при составлении комбинаций методом перебора нельзя сказать какому именно целому числу (п) на промежутке [1; +^], будет принадлежать, какая-либо комбинация остатков.

Комбинации остатков, полученные методом перебора из Таблицы – дополнение, разделим на полные и не полные комбинации.

Полные комбинации остатков – это комбинации, полученные методом перебора, и соответствующие какому-либо целому числу на промежутке [TV; TV2], то есть количество остатков у данной комбинации будет равно, количеству последовательностей (1), то есть количеству простых чисел на промежутке [1; W]. h(N).

Не полные комбинации остатков - это комбинации, полученные методом перебора, не соответствующие какому-либо числу на промежутке [1; TV2], то есть количество остатков у данной комбинации будет не равно, количеству последовательно- стей (1), то есть количеству простых чисел на промежутке [1; V]. h(N)

Для того чтобы данную комбинацию сделать полной, необходимо увеличить промежуток [1; N + О]. h(N + О), то есть увеличить количество простых чисел, соответственно и последовательностей (1).

Что и требовалось доказать.

Теорема №4. Существует бесконечное количество пар простых чисел Р1 и Р2, где Р2 — Р1 = 2.

Таблица 1. один период каждой последовательности (1)

1

2

3

4

5

,• •,

Р

2

1/2

2/2

,• •,

3

1/3

2/3

3/3

,• •,

5

1/5

2/5

3/5

4/5

5/5

,• •,

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• •,

,• •,

Р

1/Р

2/Р

3/Р

4/Р

5/Р

,…,

Р/Р

Рассмотрим, Таблицу №1 выделив остатки 1-го и 3-его столбца, соответствующие числам 1 и 3. 1 и 3 столбцы содержат остатки:

1111 (2'3'5'

(1    3

{2'°'5'

Докажем, что существует бесконечное количество чётных чисел имеющие не симметричные остатки с остатками чисел 1 и 3 то есть такие чётные числа что в сумме с остатками чисел 1 и 3 дают остатки удовлетворяющие условию (1):

Числа 1, 3, чётное число F:

ij1'1'!' ^'Ц и 3{~||■ ^'Ц, F{ai2, аз, а4, ».,aw}- остатки чисел 1,3, F.

V2 3 5      Р J     V2 3 5      Р V

1 + F = С, С —некоторое простое число.

  • —    + а, = с + (1

  • -    + а2 = с + (2

  • —    + а4 = с + (4

' " •'

  • —    + ар = с + (р

При этом остатки числа С будут удовлетворять условию:

° < (1 <1

° < (2 <1

° < (4 <1

0 < tp < 1

  • 3 + F — D, D -некоторое простое число.

  • — + «i — d + k

2     1           1

  • -    + «2— d + k2

  • —    + «4 — d + k4

, .,

~ + Up — d + kp

При этом остатки числа D будут удовлетворять условию:

0 < k1 < 1

0 < k2 < 1

0 < k4 < 1

,,                          0 < kp < 1

Данные условия получены с помощью Теоремы №2: Любое составное число С С G [N;N2] можно представить в виде суммы двух целых чисел С — А + В, при этом А и В, будут иметь симметричные остатки. Любое простое число D D G [N;N2] можно представить в виде суммы двух целых чисел D — F + К, при этом F и К, будут иметь не симметричные остатки.

Остатки целого числа А принадлежащего промежутку [1;N2], есть остатки полученные путём деления числа А на числа из промежутка [1; N], А («1, и2, «3,..., aw}.

Остатки целого числа В принадлежащего промежутку [1;N2], есть остатки полученные путём деления числа В на числа из промежутка [1; N], В (Ь1, b2, b3,..., bN}.

Остатки чисел А и В, являются не симметричными друг относительно друга, если целое число D, полученное с помощью суммы чисел А + В — D, где D имеет остатки удовлетворяющие условию: D(0 < d1 < 1,0 < d2< 1,0 < d3<

  • 1,.,0w<1}, D принадлежит промежутку [1; N2], то есть остатки целого числа D (так как А и В - целые то D - целое) могут быть также получены путём деления целого числа D на числа из промежутка [1; N]. То есть D — будет простым числом, так как не делиться на цело ни одно из простых чисел на промежутке [1; N].

Остатки чисел А и В, являются симметричными друг относительно друга, если целое число D, полученное с помощью суммы чисел А + В — D, где D имеет остатки удовлетворяющие условию: D(0 < d1 < 1,0 < d2< 1,d3

  • 0, .„, 0 < dN< 1}, D принадлежит промежутку [1; N2], то есть остатки целого числа D (так как А и В - целые то D - целое) могут быть также получены путём деления целого числа D на числа из промежутка [1;N]. То есть D — будет составным числом, так как делиться на цело на какое-либо из промежутка [1; N].

Доказательство: Рассмотрим Таблицу 1.

Таблица 1.

1

2

3

4

5

,…,

Р

2

1/2

2/2

,…,

3

1/3

2/3

3/3

,…,

5

1/5

2/5

3/5

4/5

5/5

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

Р

1/р

2/Р

3/Р

4/Р

5/Р

,…,

Р/Р

Так как из Теоремы №3 следует, что любая комбинация остатков, полученная по правилам:

  • 1)    Берётся один период каждой последовательности (1).

  • 2)    В данных периодах последовательностей, берётся каждый остаток каждой последовательности (1)

  • 3)    Для каждой комбинации V берётся один остаток одного периода каждой последовательности (1)

  • 4)    Нумерация комбинаций начинается сверху вниз, согласно росту периодов последовательностей (1)

Будет соответствовать, какому-либо целому числу, которых бесконечное количество, то уберём в каждой последователь- ности (1) Таблицы №1 остатки симметричные остаткам чисел 1 и 3.

Рассмотрим последовательности (1), в Таблице №1, все данные последовательности формируются по одному ниже изложенному принципу:

Разделим каждое число ряда {1,2,3, .,N2}, на числа 2,3,5,., Р. P

L = tt(N)

L — количество последовательностей. •п(х) — функция простых чисел на промежутке [1; N].

Таблица 2.

1

2

3

4

,• • •,

N2 — 1

N2

1/2

2/2

3/2

4/2

,• • •,

(N2 — 1)/2

N2/2

1/3

2/3

3/3

4/3

,• • •,

(N2 — 1)/3

N2/3

1/5

2/5

3/5

4/5

,• • •,

(N2 — 1)/5

N2/5

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• • •,

,• ^,

,• ^,

1/Р

2/Р

3/Р

4/Р

,• •,

(N2 — 1)/Р

N2/P

Зададим данные последовательности с помощью формулы:

S(n) = Gn n E (1,2,3, ., N2]

  • G = 1/Т

Т E (1; N], Т — простое число, G — коэффиценты последовательностей.

Таким же образом будут получены последовательности:

S(n) = 0,5n,S(n) = 0,33n,S(n) = 0,2n, .„,S(n) = — n(1)

ne[1,2,3,m,N2]

Рассмотрим последовательность №1 Таблица №2: S(n) = 0,5n, n E [1,2,3, ., N2], данная последовательность имеет период 2, а это будет означать, что количество различных значений остатков, в последовательности S(n) = 0,5n будет рано 2-ум {1; о}.

Теперь рассмотрим остатки чисел 1 и 3 в последовательности S(n) = 0,5n, n E [1,2, ^,N2] (Также и при не ограниченном росте n, n E [1,2,...,+^]) , числам 1 и 3 будет соответствовать остаток 1/2, так как 0,5n = 0,5 х 1 = 0,5, 0,5n = 0,5 х 3 = 1,5 = 1 + 0,5. Остаток «0» будет не симметричен остаткам чисел 1 и 3, так как 1 + 0=1 , 0 < 1 < 0 — по Теореме №2 (оста-ток1/2 не симметричен остатку 0), данный остаток удовлетворяет условию (1):

0 < ^ < 1

0 < ^ < 1

Так как остаток «0», в последовательности S (п) = 0,5п, будет соответствовать числу п = 2, и при этом период данной последовательности S(n) = 0,5п Г = 2, то зададим формулой (1), все значения на промежутке пЕ [1,2, .,N2](Также и при не ограниченном росте п, п Е [1,2, .,+^]) при которых последовательность S (п) = 0,5п, будет иметь остаток «0»:

/(к) = 2 + 2к(1) Где к Е [0,1,2, ...

N21

у]’ При

этом N-, при

не чётном N , будет округляться в большую сторону. (Также и при не ограниченном росте п, п Е [1,2,..., +“]), 2— значение последовательности S(n) = 0,5п, при п =

  • 2,    коэффициент «2», в выражении 2k, есть период последовательности S(n) = 0,5п

При этом все значения формулы №1, будут принадлежать значениям промежутка п Е [1,2, .,N2], так как в данный промежуток входят, чётные и не чётные числа, так как разница между любыми соседними числами будет равна 1-цы, = 2 — 1 = 1, задано условиями последовательности S(п) = 0,5п. п Е [1,2, .,N2](Также и при не ограниченном росте п, п Е [1,2,.,+^])

Так как в формуле (1), всегда можно вынести двойку за скобку, то это будет значить, что при любом к Е [0,1,2, .,“], (Также и при не ограниченном росте п, п Е [1,2, ..., +^]), число /(к) — чётное.

/(к) = 2 + 2к(1)

/(к) = 2 + 2к = 2 х (1 + к)(1)

А это значит, что все возможные комбинации остатков, удовлетворяющие условию (1) в последовательности S(п) = 0,5п, будут чётными числами.

Теперь рассмотрим последовательно-сти(1), так как данные последовательности имеют периоды Г Е (1; N], Г — простое число, то данные последовательности пе- риодические, то все возможные остатки каждой последовательности(1), при любом п Е [1,2, ., N2], (Также и при не ограниченном росте п, п Е [1,2, ..., +“]), будут определены на одном периоде каждой последовательности (1), составим Таблицу №3:

Таблица 3,1-н период каждой последовательности (1)

1

2

3

4

5

,…,

Р

2

1/2

2/2

,…,

3

1/3

2/3

3/3

,…,

5

1/5

2/5

3/5

4/5

5/5

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

Р

1/Р

2/Р

3/Р

4/Р

5/Р

,…,

Р/Р

Выпишем одного периода каждой по-

следовательности (1) получим следующие:

гласно одному периоду последовательности.

{2-2}

значения последовательности

S(п) = 0,5п , п Е п Е {1,2}, согласно од-

ному периоду последовательности.

{Н’3}

значения последовательности

S(п) = 0,33(3)п при п Е {1,2,3}, согласно

одному периоду последовательности.

{

'1  2  3  4  5

5 5 5 5 5.

}—

значения последователь-

ности S(п) = 0,2п при п Е {1,2,3,4,5} со-

(1  2  3  4  5

Iр’р’р’р’р вательности

3-

значения последо-

S (п) = 1 х п      п Е

{1,2,3,4,5, ., Р} согласно одному периоду

последовательности.

Строчки каждой последовательности(1), длиной в один период.

Так как данные строчки получены, по одному и тому же принципу, вытекающего из построения последовательностей (1). (То есть из Теоремы №1 См. ниже). То не будим рассматривать каждую строчку, а рассмотрим некую общую строчку, назо- вём данную строчку P". Pi -есть некое простое число, Pi е [1; V].

Рассмотрим, некое простое число Pi данное число принадлежит некоему промежутку [1; V], PiV .

1  2  3  4  5

PpPpPpPpPp

Р"}

Pi}

Тогда количество различных элементов в строчке P", будет определяться согласно периоду последовательности Т = P", S(n) = рп. п е {1,2,3, .„,P"}. Обозначим элементы множества {г,р,р,^,]7, -„’P1}, буквой U. Так как мы берём только остатки, то остатком

■ ,о} е

последнего элемента во множестве U , будет 0. Так как р + 0 = р. (]1,р,р,р,р, U.

Теперь необходимо доказать, что если из Pi вычесть любой элемент из множества U, то мы получим элементы из множества U. То есть:

Pi

—0

Pi =--

Pi

Pi

Pi

1

_ Pi-1

Pi

Pi

Pi

Pi

_ Pir-

-—

Pi

Pi

Pi

Pi

3

_ Pi-3

Pi

Pi

Pi

Pi

Pi--

-—

Pi

Pi

Pi

Pi

5

Pi-5

Pi

Pi

Pi

Pi   Pi-1 _ 1

Pi  "р?" - Pi

будет принадлежать множеству U —будет принадлежать множеству U — будет принадлежать множеству

— будет принадлежать множеству

— будет принадлежать множеству

— будет принадлежать множеству

будет принадлежать множеству U

При этом каждое выражение, можно представить виде произведения:

р11

— = — х (P") где (P") е {1,2,3, .’P"}, так как разница между любыми соседними эле ментами будет 1-ца, △= 1, это следует из условий, с помощью которых были заданы последовательности (1).

— = р х (Pi — 1) где (Pi — 1) е {1,2,3P

-ir- = - х (Pi — 2) где (Pi — 2) е {1,2,3P

Pi

-ir- = г х (Pi — 3) где (Pi — 3) е {1’2,3P

  • -i

"ir5 = - х (Pi — 4) где (V — 4) е {1,2,3P

  • -i

,…, 1

-х(Pi —(Pi —1)) где 1е {1,2,3P

-i

То есть элементы {P", (P" — 1), (P" — 2), (P" — 3), (P" — 4), (P" — 5), .„,1} будут соответствовать множеству {1,2,3, „,P"}, то есть P" = P", (P" — 1) = (P" — 1), (P" — 2) = (P" — 2), (Pi — 3) = (P" — 3), (P" — 4) = (P" — 4), (P" — 5) = (P" — 5),_,1=1. А это будет означать, что подставив значения {(P" — 1), (P" — 2), (P" — 3), (P" — 4), (P" — 5), .„,1} мы получим 1

значения последовательностей S(n)= — п при {1,2,3, .,P"} или {P", (P" — 1), (P"

2), (Pi — 3), (Pi — 4), (Pi — 5), .„,1), то есть множество значений U. А это значит, что если из у вычисть любой элемент из множества U,to мы получим элементы из множества U.

Рассмотрим выражения:

Pi — '

- 0 = -,, где

eU

Pi

P

Pi

Pi    1

Pi-1

P-1  „

=   n  ,где

Ar- e U

Pi   Pi

Pi

Pi

Pi    2

Pi-2

P-2  „

=   n   ,где

Ar~ e U

Pi   Pi

Pi

Pi

Pi    3

Pi-3

P-3  „

= —-—, где

Ar- e U

Pi   Pi

Pi

Pi

Pi   4

Pi -4

P - 4

=   n   ,где

Ar- e U

Pi   Pi

Pi

Pi

Pi    5

Pi-5

P-5

= —-—, где

Ar- e U

Pi   Pi

Pi

Pi

,

Pi

P, - 1   1

1

----= —, где — e U

Pi

Pi      Pi

Pi

Каждое данное выражения, можно представить в виде уравнения:

%4

Pi р;-х = у • 1  2  3  4  5

Р^СР^СР^^^,-

Pi-1 Pi

,о}

Так как данное уравнение представляет собой уравнение 1-ой степени, то это будет означать, что данное уравнение имеет один корень, а это значит, что одному из возможных значений %, будет соответствовать только одно значение у. А это будет означать, что любому остатку из множества U, будет соответствовать один симметричный остаток, из множества U.

Pi

-

Pi

Pi

Pi

-

Pi

Pi

Так как изначально рассматриваются, два не чётных числа 1 и 3 то в строчке Pi им будут соответствовать остатки: 1/Pi и 3/Pi. То определим количество не симметричных остатков обоим остаткам в строчке Pi или во множестве U. Так как каждому остатку во множестве U, будет всегда соответствовать один симметричный остаток, из множества U, то найдём для остатков 1/Pi и 3/Pi симметричные остатки:

Pi-1

Pi

Pi-3

Pi

А это будет означать, для двух остатков, количество не симметричных остатков во множестве U, будет определяться по формуле:

^ = Pi-2

Где ц- количество не симметричных остатков остаткам 1/Pz и 3/Pz, Pz - количество остатков во множестве U, 2-это симметричные остатки, остаткам 1/Pz и 3/Pz во множестве U.

Теперь рассмотрим строчку 1 в Таблице №1:

1/2     2/2

Так как у последовательности S(n) = 0,5п, соответствующих 1-ой строчке будет период 2, то количество различных остатков будет равно двум: 1/2 0. То в числах 1 и 3 данные последовательности имеют

значения 1/2, а это значит, что числу 1 и 3 будет соответствовать один не симметричный остаток 0, соответствующий чётному числу:

Z = P-1(1)

Где ц- количество не симметричных остатков остаткам 1/2. P- количество остатков во множестве U, 1- не симметричный остаток остатку 1/2.

Z = P

Где P — количество остатков в строчке, 2- количество симметричных остатков остаткам чисел 1 и 3, в любой строчке. Это следует из того, что все строчки получены, по одному и тому же принципу, вытекаю-

Для всех остальных строчек в Таблице №1, количество не симметричных остатков для остатков чисел 1 и 3 будет определяться по формуле(2), так как числа 1 и 3 будут иметь различные остатки, в одном периоде каждой последовательности(1):

2(2)

щего из построения последовательностей (1). (То есть из Теоремы №1)

Составим Таблицу №4, из Таблицы №1 исключив все симметричные остатки остаткам чисел 1 и 3:

Таблица 1.

1

2

3

4

5

,…,

P

2

1/2

2/2

,…,

3

1/3

2/3

3/3

,…,

5

1/5

2/5

3/5

4/5

5/5

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

P

1/P

2/P

3/P

4/P

5/P

,…,

P/P

Таблица 4. Не симметричные остатки, остаткам чисел 1 и 3.

1

2

3

4

5

,…,

P

2

2/2

,…,

3

1/3

,…,

5

1/5

3/5

5/5

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

P

1/P

2/P

3/P

4/P

5/P

,…,

P/P

Таблица 4. Не симметричные остатки, остаткам чисел 1 и 3.

1

2

3

4

5

,…,

Р

2

2/2

,…,

3

1/3

,…,

5

1/5

3/5

5/5

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

Р

1/Р

2/Р

3/Р

4/Р

5/Р

,…,

Р/Р

2 х 3 х 5 х 7 х,_,хР = Q(2)

Тогда получим некое целое чётное чис- жение №1 всегда можно вынести 2-ку за ло Q (Q — будет всегда четным, сколько скобку):

множителей мы не взяли, так как в выра-

2 х (3 х 5 х 7 х, ,„,х Р)

Теперь представим данное число в виде тельных последовательностей, для лучшей Таблицы№5 последовательностей (1) (до- визуализации):

бавим в Таблицу №5 несколько дополни-

Таблица 5. Число Q-представленное в виде Таблицы.

Q

2

1/2

0

3

1/3

2/3

0

5

1/5

2/5

3/5

4/5

0

7

1/7

2/7

3/7

4/7

5/7

6/7

0

11

1/11

2/11

3/11

4/11

5/11

6/11

7/11

8/11

9/11

10/11

0

13

1/13

2/13

3/13

4/13

5/13

6/13

7/13

8/13

9/13

10/13

11/13

12/13

0

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

Р

1/Р

2/Р

3/Р

4/Р

5/Р

6/Р

,…,

-6)/Р

— 5)/Р

— 4)/Р

-3)/Р

-2)/Р

— 1)/Р

0

Таблица 6. Число Q-представленное в виде Таблицы, с добавленными периодами, для лучшей визуализации

Q

2

1/2

0

1/2

0

3

1/3

2/3

0

5

1/5

2/5

3/5

4/5

0

7

1/7

2/7

3/7

4/7

5/7

6/7

0

11

1/11

2/11

3/11

4/11

5/11

6/11

7/11

8/11

9/11

10/11

0

13

1/13

2/13

3/13

4/13

5/13

6/13

7/13

8/13

9/13

10/13

11/13

12/13

0

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

Р

1/Р

2/Р

3/Р

4/Р

5/Р

6/Р

,…,

- 6)

-5) /Р

— 4)

— 3)

— 2)

— 1)

0

Теперь в Таблице №6, уберём симметричные остатки остаткам чисел 1 и 3 Таблица №7:

Таблица 7. Число, Q-представленное в виде Таблицы, в котором в каждой последова- тельности (1), вычеркнули симметричные остатки, остаткам чисел 1 и 3

Q

2

0

0

3

1/3

5

1/5

3/5

0

7

1/7

2/7

3/7

5/7

0

11

1/11

2/11

3/11

4/11

5/11

6/11

7/11

9/11

0

13

1/13

2/13

3/13

4/13

5/13

6/13

7/13

8/13

9/13

11/13

0

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

Р

1/Р

2/Р

3/Р

4/Р

5/Р

6/Р

,…,

6)

— 5)

— 4)

— 2)

0

Теперь вычтем из целого чётного числа Q, число 2 и получим чётное число Q — 2. Данное число будет также чётным, так как Q -чётное.

Таблица 8. Число, Q-2-представленное в виде Таблицы

Q-2

Q

2

0

0

3

1/3

5

1/5

3/5

0

7

1/7

2/7

3/7

5/7

0

11

1/11

2/11

3/11

4/11

5/11

6/11

7/11

9/11

0

13

1/13

2/13

3/13

4/13

5/13

6/13

7/13

8/13

9/13

11/13

0

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

,…,

Р

1/Р

2/Р

3/Р

4/Р

5/Р

6/Р

,…,

— 6)/Р

— 5)/Р

— ^)/Р

— 2)/Р

0

Количество не симметричных остатков в 1-ой строчке будет рассчитываться по формуле №2:

ц = P — 1(1) —для первой строчке

Где ц — количество не симметричных остатков, P — количество остатков в

строчке. 1- не симметричный остаток остатку 1/2.

Количество не симметричных остатков для остальных строчек будет рассчитываться по формуле №3:

ц = P — 2(2) —для остальных строчек

Где / — количество не симметричных остатков, Р — количество остатков в строчке. 2- количество симметричных остатков остаткам чисел 1 и 3, в любой строчке.

Теперь необходимо доказать, что из Таблицы №4, можно получить бесконеч-

ное количество комбинаций, имеющих не симметричные остатки, с соответствующими остатками чисел 1 и 3. И каждой такой комбинации соответствует какое-либо чётное число.

Доказательство:

Рассмотрим Таблицу №4:

Так как множество комбинаций остатков полученных из Таблицы №1, будет включать в себя, всё множество комбинаций полученных из Таблицы №4, так как соответствующая строчка Таблицы №1 включает в себя все остатки соответствующей строчки Таблицы №4, то из Теоремы №3, будет следовать, что каждой такой комбинации остатков, полученных по правилам Теоремы №3, из Таблице №4, будет

соответствовать некое целое число на промежутке [1; +^). Из доказанного выше также следует, что каждое такое целое число, будет чётным.

Тогда возьмём и перемножим последовательности в таблице №4, соответственно выражение (1) может состоять из сколько угодно множителей:

Данное расположение последовательностей (1) в числе Q будет обусловлено тем, что данное число делиться на любой множитель из множителей: 2,3,5,7,..., Р.

Теперь добавим к первой последовательности (1), дополнительные периоды. (для лучшей визуализации) получим Таблицу №6:

Число Q — 2 есть число F удовлетворяющие условию(1), так как все симметричные остатки остаткам чисел 1и 3 в после-довательностях(1), будут отстоять от значения 0-то есть нулевого остатка в после-довательностях(1), на 1-цу и 3-ку.

Число Q — 2 удовлетворяющие условию (1), существует пока существует число Q данное же число существует пока существуют простые числа. Это следует из выражения (1), так как число Q получено путём постоянного перемножения всех простых чисел. А так как простых чисел бесконечно много, то существование числа Q, а вследствие числа Q — 2-будет вечным. А если существует бесконечное (вечное) число Q — 2 то существуют и бесконечные пары простых чисел Р1 и Р2 ДР = 2. А это

и есть эквивалент существование бесконечного количества пар простых близнецов.

Что и требовалось доказать.

То есть чтобы не существовало число Q — 2 необходимо чтобы не существовало число Q, а это не возможно, так как число Q получено путём перемножения всех простых чисел, тогда чтобы его не существовала необходимо не существование простых чисел, или чтобы их было конечное количество, но их существует бесконечное количество, а это значит что число Q существует а значит и существует число Q —2.

То есть если рассмотреть выражение (2):

2 х 3 х 5 х 7 х,_,хР = Q(2)

Если действие умножение на каждый множитель обозначить за 1-ну секунду то данное число будет существовать вечно,

так как простых чисел бесконечное количество.

Q-2

Q

2

0

0

3

1/3

5

1 5

3/5

0

7

2 '

3/7

5/7

0

И

1/11

2/11

3/11

4/11

5/11

6/11

7/11

9/11

0

13

1/13

2/13

3/13

4/13

5/13

6/13

7/13

8/13

9/13

11/13

0

Р

1/Р

2/Р

3/Р

^/р

5/Р

6/Р

-6)

-5)

-4)

-2)

0

ТаблицаJ

№7

Рис. 5.

В таблице №7 будет такая ситуация она существует, пока существует умножение на новые простые числа, а их бесконечно.

2 х 3 х 5 х 7 х,... ,х Р х Р1 х Р2 х Р3 х Р4 х, ... ,х Pr = Q

А если Q не существует, тогда значит, нет числа Q + 1, так как получить Q + 1 без числа Q нельзя, но если это так тогда получается разрыв в натуральном ряду в целых числах. То есть это будет противоречить аксиоме индукции:

Аксиома индукции. Если некоторое множество натуральных чисел содержит единицу и вместе с каждым натуральным числом, входящим в него, содержит следующее за ним, то оно содержит все натуральные числа.

Рис. 6.

И натуральный ряд не содержит все натуральные числа, так как не содержит числа Q. Бухштаб стр. 16.

Список литературы Существует бесконечное количество пар простых чисел

  • Бухштаб А.А. Теория чисел. 1966. С. 7-48.
  • Иен Стюарт. Величайшие математические задачи 2015. С. 225-255.
  • Берман Г.Н. Циклоида. 1980.
  • Эрнст Трост Простые числа 1959. С. 103.
Статья научная