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第二十七卷第三期 报 Vo1.27 NO.3 2012年3月 J0URNAL 0F CIIUXIONG N0RM_L UNIVERSITY Mar.2O12 若 , 吼 <一  吼  < 在 2与(n 4-1)2 之间至少有一个素数 .  吼 + 2 则 倪家泰 (攀枝花市第十五中学,四川攀枝花至 , 617063) n + 摘 要:此问题是我国著名数学家华罗庚先生在《数论导引》素数排列章节中提出的最后问题。 、  2 本文根据孙子定理,成功的解决了这一问题 关键词:素数;奇数;同余式;孙子定理;最大解差 问 中图分类号:O156文章标识码:A文章编号:1671—7406(2012)03—0025—03 的 素 数 设从小到大排列的素数列为 在 F 列 同 , E r1 (r1≠0.r1<q1)rod q1 余  E r (r2≠0.r2<q2)rod q2 (I) 式 中 组 0  E rk (r 0.rk<q2)rod q 定义:令c =b ,c 一c =6 (k>1),称b 为同余式组(I)的解差。解差中的最大者称 同余式组(I)的最大解差,简称最大解差。最大解差产生于多处。 ∑b 平均解差=  n( 一1) 例:当49≤n <121时,求同余式组(I)的最大解差和平均解差? 解:同余式组(I)这时为 fn i r1  (r1=1) n.Od 2  n i r2 (r2=1,2) od 3  n 3 (r3=1,2,3,4) m,od 5   基r4 (r4=1,2,3,4,5,6) od 7 由孙子定理,上同余式组从小到大的解为: 1,11,13,17,19,23,29,31,37,41,43,47,53,59,61,67,71,73,79,83,89,97,101,103,107, 109,113,121,127,131,137,139,143,149,151,157,163,167,169,173,179,181,187,191,193, 收稿日期:2011—1O—l2 作者简介:倪家泰(1941一),男,云南楚雄人,中学高级教师(已退休),主要研究方向: 数论。 25・ 楚雄师范学院学报2012年第3期 
楚雄师范学院学报 2012年3期 199,209。 最大解差=209—199=10 ,,n0 平均解差: 一4.4 -rl 引理 同余式组(I)的最大解差小于2q 证明:由于同余式组(I)的解一定是奇数。故解具有2m+1的形式。其最大解差中不是解 的奇数个数,是m从某自然数 起连续几个自然数的个数。这些奇数至少满足下列同余式中 个同余式。 l兰0 mod q2 n l 0 od q3 (1I) E 0 od q 由于(U)中同余式个数只有(k一1)个。在不重复满足(II)中同余式之一的情况下,最 大解差中这些(II)中初次满足数最多有(k一1)个。不妨记这些初次满足数从小到大排列为: ,  [z≤(k一1)] (Ⅲ) 为使(Ⅱ)中同余式的初次满足数最多,我们约定排列(n1)中,若 (1≤i≤z)同时为q 和 qj(2≤t≤.『≤z)在(II)中相应同余式的初次满足数时,令 为q 的相应同余式的初次满足 数,让qi的相应同余式的初次满足数另选。 在此基础上我们研究重复满足(II)中同余式之一的规律。重复满足(U)中同余式之一 的数只需插入其中间,插入的规律为:若 (1≤s≤ )为(Ⅱ)中同余式n一0 rod q。初次 满足数,那么从 后起每隔q 一1个(Ⅱ)中同余式满足数有一个重复满足数。 若把最大解差中的奇数用(11)中其满足的同余式之素数代替其位置,则最大解差中的奇 数排列就变成从3起前k一1个素数的排列,(11)中同余式的重复满足数在此排列中就表现为 重复出现的相应素数,如当k:6,q =13时,同余式组( )有一最大解差为9439至9461,其中 奇数排列为 9441,9443,9445,947,949,9451,9453,9455,9457,9459 相应素数排列为 3,7,5,3,11,13,3,5,7,3 (1) 最大解差中每一奇数排列必得到一相应的素数排列,反之每一相应的素数排列,由孙子 定理必可以算出一奇数排列,(1)中的排列是素数3,5,7,11,13。满足规律且有最多个数的排 列在此排列中,从排列组合角度来看,3,5,7的位置不能改变,否则排列个数将减少。只有11, 13的位置可对调,对调11,13的位置得到: 3,7,5,3,13,11,3,5,7,3 (2) 从排列(2)不难得到第一个奇数应满足 i 1 nod 2 儿1 0 mod 3 n E 1 nod 5 r/.;5 mod 7 n i 1 nod 11 n E 5 mod 13 由孙子定理解之此素数为20571,故相应的素数排列为20571,20573,20575,20577, 20579,20581,20583,20585,20587,20589。 现在我们来估计最大解差中奇数个数。最大解差中奇数个数就是除2外前( 一1)素数按 规律排列的最多个数,为个数计算方便,说明问题,如(1)中的排列,排成 26・ 楚雄师范学院学报2012年第3期 
家泰:在n 与(1q,+1) 之间至少有一个素数 3,5,7,3,11,13,3,5,7,3 1 则13及13前的排列,相似除1外-xt l(13—1)个自然数中奇数排列,13后的排列由3,5, 二 7三个素数产生,3,5,7三个素数是最大解差中(U)中相应同余式产生重复满足数之相应素 数。3<(6—1),故4<寺(13—1),寺(13—1)+4<2I÷(1 3—1)I=1J 3—1。同理:由除2 外前(k一1)个素数形成的满足规律之最多数排列中,总有相同情况,当适当调换位置后g 及 1 q 前的排列,相似除1外前÷(q 一1)个自然数中奇数的排列, 后的排列由(Ⅱ)中产生重复  满足数之同余式的相应素数形成,由于(Ⅱ)中产生重复满足数之同余式的个数小于(k一1) 1 个,故q 后的排列数小于÷(q 一1),因此最大解差中,不是解的奇数个数小于(q 一1)个,即 最大解差小于2q 。 定理:在n 与(n+1) 之间至少有一个素数 证明:如果同余式组(I)有解C 在n 至(n+1) 间,那么c 满足(I)中每一个同余式, 那么C 不能被q 至g 的任一素数整除,故C 是素数。 设和n 与(n+1) 数相关或邻近的最大解差由c 和c +。构成,则c 一c <2q 。 (i)若n <c <(n+1) 或n <c <c +1<(n+1) 或n <c +1<(n+1) ,由上证 明C 或C 为c ,故c 或c +。为素数。 (ii)若c + <n ,或c >(n+1)。,由引理最大解差小于2口 ,但n 至(n+1) 间有2n+ 1个数。n≥q ,2 n+1>2 q ,故n 至(n+1) 间至少有一个同余式组(I)的解C”,c”是素 数,其间素数个数约为 (ql一1)(q2—1)…(q 一1)(2 n+1) > ± >2 g1 g2…g 参考文献: [1]华罗庚.数论导引[M].北京:科学出版社,1957. [2]陈景润.初等数论[M].北京:科学出版社,1988. (责任编辑刘洪基) At least one prime number between n and(n+1) NI Jia——tai (The Fifteenth Middle School ofPanzhihua,Panzhihua 617063,China) Abstract:The question is raised by China's famous mathematician Hua luo—geng in the last chapter of the book”An introduction to the theory of numbers”.This paper solved the question ac— cording to Chinese Remainder Theorem. Key words:Prime number,odd number,congruent,Chinese Remainder Theorem,the maxi mal difference of solution 27・ 楚雄师范学院学报2012年第3期 

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/d32caecd9ec3d5bbfd0a7431.html

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