網搜了一個科普素數分布的文章

來源: wxcfan123 2024-02-18 19:31:52 [] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀: 次 (12023 bytes)
回答: 求 兩個正整數互素的概率。羅擊2024-02-17 22:03:37

論素數分布規律及哥德巴赫猜想成立的證明

原創:王保平 (數論研究文獻,嚴禁剽竊轉載)

一、素數分布的基本規律

(一)、素數分布的基本規律:素數離散分布於自然數無窮數列之中,指定範圍內素數個數稱作π(x),根據素數定理指定範圍內素數的計數公式為:π(x)~x/ln(x);這是一個較為粗略的計數公式,但確是研究素數分布最基本的定理。指定範圍內素數出現的概率為:1/ln(x)。ln(x)實際涵義是指定範圍內相鄰素數的平均間距,可用t(x)表示;指定範圍x與π(x),t(x)的邏輯關係:x=π(x)*t(x)。

(二)、t(x)=ln(x),素數的動態平均間距呈現對數級別的增長,是素數分布最本質的規律。因為對數級增長是甚為緩慢而穩定,而且具有可預見性。指數級乘法規律轉化為對數(以e為底的自然對數)的加法規律,這樣是素數分布特有的規律。顯見:ln(x^k)=k*ln(x),其實是轉化為k個ln(x)的連續相加之和。

如: ln(x^2)=2*ln(x)=ln(x)+ln(x)

Ln(x^3)=3*ln(x)=ln(x)+ln(x)+ln(x), 依次類推。

或者:ln(a*b)=ln(a)+ln(b)

Ln(a*b*c)=ln(a)+ln(b)+ln(c), 依次類推。

(三)、因t(x)~ln(x)~x/π(x),僅僅是一個粗略的近似值,ln(x)存在提高精確程度的空間,黎曼猜想的本質就是求取li(x)或ln(x)對於真值的誤差項。如能求得較為精確的t(x)值,則可以更為準確地估計素數分布狀況。可設:t(x)=ln(x)-ε;其實ε即勒讓德常數,經證明極限為無窮大的時候:ε=1。

所以,素數平均間距的真值t(x)可表示為:t(x)=ln(x)-1

相應的我們可以得出更為精確的素數計數公式:π(x)=x/t(x)=x/[ln(x)-1]

(四)、等式:ln(x^k)=k*ln(x)的意義可以解釋為,x^k內相鄰素數的平均距離等於x內相鄰素數平均距離的k倍。顯然,這是一個非常重要的素數分布規律。

例如:k=2時,ln(x^2)=2*ln(x),

K=3時,ln(x^3)=3*ln(x),

K=4時,ln(x^4)=4*ln(x),

以此類推:ln(x^k)=k*ln(x);

顯見,x^k範圍內,相鄰素數的平均間距,等於x內素數平均間距的k倍,或者說,連續k個ln(x)相加之和。我們把{0→x}稱為初始區間,可見x^k範圍內素數的平均間距t(x)的數值,取決於初始區間x的數值,也即ln(x)的數值。

最常見也是最重要的冪指數2是素數分布研究的關鍵因素,因x^2範圍內的素數判別,取決於√x內的素數;如{√x→x}範圍內任意數如不是√x內素數的整數倍,則這個數必定是素數。

顯然,初始區間{0→√x}內素數的分布狀況決定這後繼區間{√x→x}內素數的分布狀況;由於ln(x^2)=2*ln(x),同理ln(x)=2*ln(√x);我們可得出一個關於素數分布的結論:平方數範圍內,後繼區間素數的平均間距等於初始區間的2倍,或者說後繼區間素數的密度等於初始區間的1/2。同時,我們可推導出x^2範圍素數計數公式:π(x^2)=x^2/2ln(x)=π(x)*x/2。

(五)、1/ln(x)和篩函數∏(1-1/p)具有等價性,也即:1/ln(x)=∏(1-1/p)。同理:ln(x)與∏[p/(p-1)]也具有等價性,可知:ln(x)=∏[p/(p-1)]。P的取值範圍:2≦p<√x。因此,ln(x)的數值可定義為指定範圍內篩取素數的動態模孔,確保該範圍內的素數均可以無遺漏地篩選出來。Ln(x)是素數平均間距的動態估計值,充分說明了素數的增長具有平穩的對數規律。X至x^2範圍ln(x)同步增加為2ln(x),密度則約為原來的1/2。

(六)、指定範圍{0→x}內可用1/ln(x)篩取該區間內任意不同區段的素數個數,因ln(x)是該區間任意區段統一的篩函數模孔。所以長度為ln(x)的區段是出現1個素數的平均長度。其下限為2,上限為該區間內允許的最長連續合數。

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