Corollaryは必然に。

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【ゴールドバッハ予想?】数学夏祭り問4の解説

数学夏祭り問3の解説がまだできてないのですが、問4の方を先に投稿します。

このブログでは数学夏祭りの問題を「お祭り気分で楽しく解説」をコンセプトに書いていますが、まさに「お祭りらしい解法」ができました(?)



数学夏祭り問4は、「確率」です!



問題をみたときの私の感想

ん~なかなか面白い問題だなと思いました。

つまり、6以上80以下の偶数nに対して、n以下の素数の個数を求める必要がありますね。そのためには「2の倍数」「3の倍数」「5の倍数」「7の倍数」の個数を求める必要があります。しかもn以下の素数ですよ?

めんどくせーよー!無理!

まだ諦めるな。分からないときは「小さい偶数nP(n)を計算して規則性を探すこと」は基本中の基本!P(6)P(8)P(10)P(12)辺りを計算するぞー


カリカリ…


だめだ!分っかんねー!
つーかP(10)は問題文にあったからやる必要なかったし!


こうなったら、最終手段ですね…!


私の解法

ということで、P(80)まですべて調べる方法にしました。

ちょっと待ってください!ただの総当たりではなく、工夫ポイントが2つあるんです。

1つ目はP(80)から順に調べたことです。nが大きければ、奇数pを選ぶ総数が増えます。よって求める確率が小さくなることが予想され、早めに最小値に出会えそうな気がしたからです。また、証明をみれば分かりますが、P(80)から順に調べたことでn=78以下の偶数に対してn=p+qとなる素数の組(p,q)途中で数えるのをサボることに成功しています。


そして2つ目の工夫ポイントは…記事のタイトルに書いてあります…

そうです、「ゴールドバッハ予想」です(!?)

より正確に言うと、32以下の偶数に対するゴールドバッハ予想の成立」です。ゴールドバッハ予想は未解決問題ですが、32以下ならさすがに正しい…よね?

これを使った理由は、32以下の偶数nに対してn=p+qとなる素数の組(p,q)具体的に求めずに乗り切るためです。なぜ32なのかについては証明をご覧ください。

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なんやその背理法

追記(2020年9月4日) 本当は背理法を使わずとも、32以下の偶数に対してゴールドバッハ予想は正しいのでn=p+qを満たす素数の組(p,q)の存在が分かります。しかし、あえて背理法を用いることで「ゴールドバッハ予想の反例」というパワーワードを生み出すことができたので、こちらの方が「お祭りらしい解法」だと思います(コンセプト重視)。

ちなみに、証明中の青い下線は双子素数を表していて、「求めた素数qが左にずれる(伝われ)」おかげでコピペに済んだ箇所がちょいちょいありました。


まとめ

例え32以下の偶数とは言えども、「ゴールドバッハ予想の成立」を認めるのは反則という意見も分かります。しかし、「解が存在するだけでよい」ことを利用するのは数学らしい考え方だと思うんですよね。全部手計算で求めるならプログラミングした方が絶対早いし。


ともかく、楽しく問題を解けたので私は満足です。


thank Q for rEaDing.φ(・▽・ )