定义:如果 x^2+194 是素数,(x+6)^2+194 也是素数,那么我们称其为 x^2+194 型双生素数。
猜想:x^2+194 型双生素数有无穷多。
十年前的2008年1月,我委托一位留美数学博士利用出席美国数学年会的机会,把我的“x^2+1 型双生素数有无穷多”的猜想,向与会专家请教。包括陶哲轩在内的数学家认为:
“这是一个比 x^2+1 型素数有无穷多更难的数学题,美国数学家还没有人研究它”。
当时我对 x^2+1 型双生素数的定义是:如果 x^2+1 是素数,(x+2)^2+1 也是素数,那么我们称其为 x^2+1 型双生素数。
现在,这个难题已经用“珠联璧合”的方法解决之后,我又提出现在这个难题。
x^2+194型双生素数是十分稀少的。在5亿以内只有23对。现在我把它列出来:
n x x^+194(小素数) x (x+6)^+194(大素数)
1; 147 ; 21803 ; 153 ; 23603
2 ; 1227 ; 1505723 ; 1233 ; 1520483
3 ; 2067 ; 4272683 ; 2073 ; 4297523
4 ; 2337; 5461763 ; 2343 ; 5489843
5 ; 2877 ; 8277323 ; 2883 ; 8311883
6 ; 3117 ; 9715883 ; 3123 ; 9753323
7 ; 3627 ; 13155323 ; 3633 ; 13198883
8 ; 4377 ; 19158323 ; 4383; 19210883
9 ; 5517; 30437483 ; 5523 ; 30503723
10; 5697 ; 32456003; 5703 ; 32524403
11; 7407 ; 54863843; 7413; 54952763
12 ; 7917 ; 62679083 ; 7923; 62774123
13 ; 9207; 84769043; 9213 ; 84879563
14 ; 9267 ; 85877483; 9273 ; 85988723
15 ; 11697; 136820003 ; 11703 ; 136960403
16; 12537; 157176563 ; 12543; 157327043
17 ; 13707 ; 187882043 ; 13713 ; 188046563
18; 14037; 197037563 ; 14043 ; 197206043
19 ; 14667; 215121083 ; 14673; 215297123
20 ; 15087 ; 227617763 ; 15093 ; 227798843
21 ; 16827; 283148123 ; 16833 ; 283350083
22 ; 19167 ; 367374083 ; 19173; 367604123
23 ; 21687 ; 470326163 ; 21693; 470586443
根据公式计算结果,在六千七百亿以内,x^2+194型双生素数不足400对。
这样少的素数用解析数论能否计算?我不知道。但是用“珠联璧合”方法是很容易计算的。
至于证明,限制在3000字(6000字符)是无法办到的。恕我不在本文中细述。
此外,还要说明几点:
①194这个数从何而来?有什么规律?
在计算x^2+n型素数过程中,我发现:x^2+194类型的素数是x^2+n型素数中,自然数N以下素数个数最少的一种,至少在n=3000以下是如此。
比如:在N=1亿以下,x^2+194类型的素数只有183个,而x^2+193类型的素数却有1630个。
同理, x^2+194类型的双生素数是x^2+n型双生素数中,也是自然数N以下素数对最少的一种,比如:在N=1亿以下,没有差为2和4的x^2+194类型的双生素数。x差为6的x^2+194类型的双生素数只有14对,而x^2+193类型的双生素数中,差为2的双生素数就有524对。差为4的双生素数还有339对。差为6的双生素数还有240对。
x^2+194类型的双生素数与x^2+193类型的双生素数之差如此悬殊是有其内在规律的。
它的一般规律是:n为素数连乘积与16的差时,x^2+n型素数和双生素数的数量很少。
比如:x^2+14类型的;x^2+194类型的;x^2+2294类型的等等。
它的另一个规律是:n为素数连乘积与17的差时,x^2+n型素数和双生素数的数量很多。
比如:x^2+13类型的;x^2+193类型的;x^2+2293类型的等等。
研究x^2+194类型的双生素数的好处是涉及的素数很少,查找起来省时省力。
在计算N以下素数个数时,它们的计算公式都是区间与密度相乘的形式。所不同的只是系数不同而已。
②我在本文中罗列了5亿以内的23对x^2+194型双生素数。罗列的最好办法是采取表格的形式,我尝试过采取表格的形式,不过,一发到火花栏目,表格就不见了。不知何故。只好采取现在这种形式。
③经过仔细核对,它们的确确实是素数。我完全查过了,不但没有发现差错,也没有发现遗漏。因为涉及的素数很少,查起来不难,也不浪费多少时间和精力。这也是我选择x^2+194类型的双生素数的主要原因。
x^2+194类型的双生素数计算表:
序号 x区间 双素密率 计算值 实际值 x x+6 误差
n 41n K% 41nk/100
78 3198 0.19010663 6.08 6 3117 3123 0.08
90 3690 0.18093044 6.68 7 3627 3633 -0.32
108 4428 0.17037351 7.54 8 4377 4383 -0.46
136 5576 0.15798558 8.81 9 5517 5523 -0.19
140 5740 0.15651080 8.98 10 5697 5703 -1.02
182 7462 0.14405516 10.75 11 7407 7413 -0.25
194 7954 0.14121079 11.23 12 7917 7923 -0.77
226 9266 0.13469421 12.48 13 9207 9213 -0.52
228 9348 0.13433334 12.56 14 9267 9273 -1.44
286 11726 0.12565509 14.73 15 11697 11703 -0.27
308 12628 0.12300109 15.53 16 12537 12543 -0.47
336 13776 0.11997455 16.53 17 13707 13713 -0.47
344 14104 0.11916866 16.81 18 14037 14043 -1.19
358 14678 0.11781374 17.29 19 14667 14673 -1.71
370 15170 0.11672653 17.71 20 15087 15093 -2.29
412 16892 0.11324265 19.13 21 16827 16833 -1.87
468 19188 0.10931917 20.98 22 19167 19173 -1.02
530 21730 0.10568514 22.97 23 21687 21693 -0.03
772 31652 0.09578092 30.32
2440 100040 0.07281453 72.84
7716 316356 0.05729861 181.27
19966 818606 0.04800669 392.99
x^2+194类型的双生素数的计算方法如下:
第一列是把自然数分成n个区间;因为第78个区间以下只有5对x^2+194类型的双生素数,由于计算误差太大,没有列出。
第二列是把41倍的n作为第n个区间的上限;(x+6)必须小于它。
这个上限换成自然数就是(x+6)^2+194,因为数值太大,没有列出。
第三列是x^2+194类型的双生素数在自然数N以下的密度,是用素数连乘积公式得出的。
第四列是用41n与密度的乘积除100计算的。
第五列是区间以下有的x^2+194类型的双生素数之和。由于x^2+194类型的双生素数过于稀少,只好把有x^2+194类型的双生素数出现时,设为区间上限。其实,是应该分成许多区间的。
第六,七两列,是x^2+194类型的双生素数中的x和x+6,因为x^2+194类型的双生素数的数值太大,只好用它来代替。
第八列是误差,可以观察到,误差是很小的。
最下面的四行是自然数在10的9次方,10次方,11次方和7乘10的11次方时的计算结果,
因为没有实际值参考,无法计算误差。但是,我估计,误差应该是很小的。