直觉,猜想与论证

本文要向读者提供一些解题分析中的思维经历,涉及到自然的直觉猜想和它那肯定性或否定性的结局.一、素数有无穷多的解题分析在公元前三世纪的《几何原本》中有这样一个命题:预先任意给定几个素数,则有比它们更多的素数.这是一个很重要的命题,它指出素数有无穷多.同时,这又是一个很重要的思想方法,人们称它为数学归纳法的早期例证.法国著名数学家阿达玛在其《数学领域中的发明心理学》一书中曾以此命题为例,说明数学中实际存在的直觉意义上的形象思维.阿达玛依次列出了这一定理的经典证明的各个步骤,同时又描述了这时在他头脑中所呈现的图象(…     

单差推证法

大家知道,数字归纳法在证明与自然数有关的命题中起着举足轻重的作用。然而在许多命题的论证过程中又需要一定的技巧,且证明又十分复杂。为了避免数学归纳法这一不足,我们应用数学论证的另一种方法——单差推证法,从而起到简化论证有关自然数命题的作用。若p(n)—Q(n)是依赖于自然数N的命题,如果p(n。)—Q(n。)(n。∈N)及[p(n)—p(n-1)]—[Q(n)—Q(n—1)]都能使命题成立,则对任意自然数 n(n≥n。)命题 P(n)—Q(n)成立,这种论证方法叫单差推证法。对于自然数的任何一个非空子集如:{1、2、4、6……},{6、8、9、10、11}可以看出它们都有最小数1和6,这个问题就是数学中的一个公理:最小数原理:任何自然数的非空子集,一定有最小数。这个原     

“欧氏递推数列”性质探究

众所周知,古希腊数学家欧几里得用反证法证明了素数有无穷多个： 假设素数只有有限的n个,将它们从小到大依次排列为p1,p2,…,pn,记N=p1p2…pn＋1,显然N不能被p1,p2,…,pn之中的任何一个整除,故N是一个不同于p1,p2,…,pn的素数,     

论有无穷多个双孪生素数串

仿孪生素数对定义双孪生素数串,研究筛余数的个数,15A±2,±4的双孪生素数串频率分析,串数△β的增长规律分析,最后用数学归纳法证明了命题。     

一类特殊等差数列中的素数个数问题

欧几里得在古希腊时期用反证法证明了在自然数序列中存在无穷多个素数,本文是该命题的一种推广.注意到自然数序列是一个首项为1公差为1的等差数列,本文证明把公差1换做任意一个正整数,保持首项为1不变,则得到的等差数列中仍然存在无穷多个素数.     

第二孪生素数猜想的证明

研究孪生素数的分布,三种形式筛余数的个数,分析孪素表数对的增长规律,最后用数学归纳法证明了命题．     

关于数学归纳法的逻辑基础

数学归纳法的早期例证可以从公元前三世纪欧几里得《几何原本》对素数个数无穷的证明中找到．1575年莫罗利科在他所著的《算术》一书中，明确地提出了递归推理的思想方法，这一思想由于帕斯卡的工作而得到提炼和广泛传播，他在1645年写出的著作《论算术三角形》中用数学归纳法证明了所谓“帕斯卡三     

与素数判定有关的三个命题

命题1若p为素数,则对于每一个m(0≤m≤p-1,且m为整数)均有Cpm-1≡(-1)m(modp).证明:(1)当m=0时,命题1显然成立.(2)当1≤m≤p-1时,1,2,…,m分别模p与-(p-1),-(p-2),…,-(p-m)同余.于是,有m!≡(-1)m·(p(-p-m1-)1!)!(modp),即(p(-p-m1-)1!)!≡(-1)mm!(modp).①因为p为素数,所以,(     

关于素数无穷问题的讨论

自然数列中的素数是如何分布的,这乃是素数论中十分古老而有趣的课题。素数分布的首要问题则是素数无穷的问题,这个问题早在欧几里得时代就已解决。古希腊学者欧几里得认为,自然数列中的素数是无穷无尽的。本文对素数无穷问题作一些讨论,这对现阶段研究素数在自然数列中的分布有其特殊意义。     

例谈数学归纳法的几种表现形式

数学归纳法是高中数学中最基本也是最重要的方法之一，它的实质在于将一个无法(或是很难)穷尽验证的命题转化为证明两个普遍命题：“p(1)真”和若p(k)真，则p(k 1)真”．数学归纳法有多种表现形式，下面我们结合例题对此作一个简要的阐述．     

一类具有费马性质的合数

若a不能被素数p整除时,则 a~(p-1)=1 (mod p) (1) 这是著名的费马定理,其应用很广。但是它的逆命题不成立。 我国古代(大约2600年前)曾出现一个错误的命题:若n|2~n-2,则n是一个素数。 这个错误的观点,持续了很长一段时期,直到1819年才有人找出一个反例,即341|2~341-2,但341=11·31不是素数。从此,更多的反例被找出,例如561,645等等。人们把这     

关于P+2形素数的一个研究报告

孪生素数即是p+2形的素数问题.证明级数是发散的,推导出p+2形的素数个数是无限的.p+2可能是一个奇素数,也可能是一个奇合数,这实在是一个随机事件.为了估计p+2形的素数个数,用孪生素数的比率P(P1)=3/5及第二素数概率P(G)～2/lnn建立一个随机抽样的数学模型,得p≤ n p＋ 2=p 1     

素数趣谈

一个大于1的自然数,如果只能被1和它本身整除,这样的数称为素数,也称做质数。如2、3、5、7……等都是素数,其中2是最小的素数,也是惟一的偶素数。早在公元前三世纪,克希腊数学家欧几里得就做出证明:素数有无穷多个。许多数学家都在寻找素数的规律,如他们发现素数的有趣分布情况:(见下表)以上数字说明随着数值范围的扩大,素数个数在百分比越来理小。有的数学家提出一个“相差连续偶数和的素数列猜想”。猜想说:“从41开始,加2后得一个数,再加4又得一数,再加上6又得一数,……如此连续下去得到的全是素数。”即41+2=43,43+4=47,47+6=53,53+8=61…     

费马定理的逆命题成立吗?——介绍伪素数

众所周知的费马定理是:若p是素数,(a,p)=1,则a~(p-1)≡1(modp). 但它的逆命题:“若(a,p)=1,且a~(p-1)≡1(modp),那么p是素数”是不是成立呢?回答将是否定的.我们看一个例子: 设=1398101,a=2,则(a,p)=1,而因为p-1=2·11·63550,故2~(p-1)-1=2~(2·11·63550)-1;(4~(111·63550)-1=(4~(11)-1)A=(4-1)(4~(10) 4~9 … 1)A=3·1398101·A=3·p·A(A是整数) ∴2~(p-1)-1≡0(modp),即2~(p-1)≡1(modp). 但是p=1398101=23·89,683不是素数.我们称这样的数为伪素数,其一般定义如下: 定义 若2~(n-1)≡1(modn),且n为合数,则称n是伪素数. 在数论上称形如 M_p=2~p-1(p为素数)的数为梅生数,     

关于理解数学归纳法原理的心理困难的实验报告

学生学了数学归纳法后,既掌握了一种新的数学论证方法,又开拓了知识领域,学会了新的技能。 数学归纳法原理可叙述如下:对于某一个与自然数n有关的命题p(n)(n≥n_0且n∈N),①如果命题当n=n_0时证明成立;②假设当n=k(k∈N,k≥n_0)时命题成立,可推出n=k 1时命题成立,即p(k)(?)p(k 1),     

“加强命题”数学归纳法的好帮手

在用数学归纳法证明问题的过程中,有时会遇到这种问题:关于正整数n的命题P(n),直接用数学归纳法时难以实现从n到n+1的过渡,然而对比P(n)更强的命题Q(n),在使用数学归纳法时更简单.因此,在处理此类问题时,我们需要主动加强命题.加强命题通常有两种方法:一是将命题一般化;二是加强结论.本文将对加强命题在证题过程中的应用进行探讨.     

素数个数问题的三种新证法本文

我们已熟知欧几里得和欧拉给出过素数无穷多的证明，据说目前已有十几种证明方法，笔者现在提供三种新证法． 　　 文［1］介绍了笔者发现并整理的素数公式——埃拉托塞尼筛法的公式．埃氏筛法是用素数p1，p2，…，pk去筛p2k＋1以内的合数，剩下的就是（pk＋1，p2k＋1）区间的素数了． 　　 文［1］式（1）中ai＝1，2，…，pi－1即a≠0．它有两个特性：……     

梅森素数——数学海洋中的璀璨明珠

素数也叫质数,是只能被自己和1整除的数,如2、3、5、7、11等。2300年前,古希腊数学家欧几里得证明了素数有无穷多个,并提出少量素数可写成“2^p-1”的形式,这里的指数P也是一个素数。由于这种素数具有许多独特的性质和无穷的魅力,千百年来一直吸引着众多的数学家和无数的业余数学爱好者对它进行探究,被人们誉为“数学海洋中的璀璨明珠”。     

如何从p(k)走到p(k+1)

用数学归纳法证明一个与正整数n有关的命题 p(n)时,其证明的关键是如何从归纳假设p(k)过渡到 p(k 1)．本文结合实例介绍几种常用的技巧和策略, 供参考．     

解决杰波夫猜想的两种途径

本文根据素数分布理论,运用初等数论的方法,给出了n~2与(n 1)~2之间奇合数(不含n~2和(n 1)~2)个数的一个表示式:及奇合数个数的粗略估计式:p_a=1 [n/3] [n/5] …[n/p]-[n/3×5]-…十…[n/3×5×7].(其中[a]是不超过a的最大整数,p是不超过n的最大奇素数,n∈N,n≥4).证明了:r_n=N—k,k是满足2~k≤n<2~(k 1)的自然数.并猜想:1)R_a≤r_n(n≥4);2)对任意n(n≥3)个无区别的小圆圈并列一行,用不超过n的所有奇素数P,相隔p—1个小圆圈划一个小圆圈,奇素数不重复用,则按照这个规定,这一行n个小圆圈不管怎么划,至少有两个小圆圈不能被划.易验证,若这两个猜想有一定成立,则杰波夫想得到证明.