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哥德巴赫彗星图

画出 g(n) 随 n 的变化,几十万个点,可缩放、可拖动。

在浏览器里用快速傅里叶变换一次算出所有偶数的 g(n)。100 万在手机上约需几秒。

电脑:滚轮缩放、拖动平移、双击复位。手机:双指缩放、单指拖动。点一下图上某处可以看该处的 n 和 g(n)。

为什么叫"彗星"

把每个偶数 n 的拆分个数 g(n) 画成散点,点云会分成几条从左下向右上散开的"尾巴",形状像彗星。

分层的原因是 n 的小素因子:n 能被 3 整除时,n − p 不容易被 3 整除,于是 p 和 n − p 同时是素数的机会更大,这些点整体偏高;同时能被 3 和 5 整除的 n 更高一层。图中按 n 是否被 3、5 整除分别着色,可以直接看到这种分层。哈代和李特尔伍德在 1923 年用"奇异级数"给出了 g(n) 的猜想渐近公式,其中正是这些小素因子的修正项决定了各条尾巴的高度。

计算方法:把"是否为素数"写成一个 0/1 数列,它和自己做卷积,第 n 项就是有序对 (p, q) 满足 p + q = n 的个数。用快速傅里叶变换做卷积,一次得到所有 n 的结果。