Доказать, что: На любом отрезке [a,b], величина которого, больше или равняется
![$\[{p_{n + 1}} - 1\]$ $\[{p_{n + 1}} - 1\]$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/9/0/490efdcd679b9ee45d81f6b9043bd04482.png)
находящегося в интервале
![$\[\left( {\left( {{p_{n + 1}} - 1} \right),p_n^2} \right)\]$ $\[\left( {\left( {{p_{n + 1}} - 1} \right),p_n^2} \right)\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/1/3/91385508923c9d2a6b5e1bd90d6797b782.png)
всегда есть простое число. Или что то же самое, на интервале
![$\[\left( {\left( {{p_{n + 1}} - 1} \right),p_n^2} \right)\]$ $\[\left( {\left( {{p_{n + 1}} - 1} \right),p_n^2} \right)\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/1/3/91385508923c9d2a6b5e1bd90d6797b782.png)
нет пробела между простыми числами равного или большего
![$\[{p_{n + 1}} - 1\]$ $\[{p_{n + 1}} - 1\]$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/9/0/490efdcd679b9ee45d81f6b9043bd04482.png)
Доказательство:
Определение начального отрезка, это отрезок величиной,
![$\[{p_{n + 1}} - 1\]$ $\[{p_{n + 1}} - 1\]$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/9/0/490efdcd679b9ee45d81f6b9043bd04482.png)
находящийся в начале числовой оси. Определение базисного числа и базиса. Базис, это простое число (p) его базис, это числа (kp)
Формула
![$\[\prod\limits_{i = 1}^n {\frac{{{p_i} - 1}}{{{p_i}}}} \]$ $\[\prod\limits_{i = 1}^n {\frac{{{p_i} - 1}}{{{p_i}}}} \]$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/b/2/b/b2bed92a9d317d598648ecf0033c577982.png)
на начальном отрезке воспринимает все числа как составные, так как при вычислении результата решета Эратосфена, все простые числа на начальном отрезке являются базовыми числами по своему базису, а при вычислении отнимается весь базис, в том числе и базисное число. Например, 2 является базисом для всех чисел кратным двум и для формулы двойка такое же составное число, как и все остальные числа, кратные двум. Отсюда, начальный отрезок состоит (с точки зрения формулы
![$\[\prod\limits_{i = 1}^n {\frac{{{p_i} - 1}}{{{p_i}}}} \]$ $\[\prod\limits_{i = 1}^n {\frac{{{p_i} - 1}}{{{p_i}}}} \]$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/b/2/b/b2bed92a9d317d598648ecf0033c577982.png)
) из одних составных чисел.
Начальный отрезок назовём оптимальным в силу того, что из элементов базисов простых чисел
![$\[{p_1}...{p_n}\]$ $\[{p_1}...{p_n}\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/d/9/a/d9af88f4225d50a5938d79950d4bd0d982.png)
невозможно создать отрезок на интервале
![$\[\left( {\left( {{p_{n + 1}} - 1} \right),p_n^2} \right)\]$ $\[\left( {\left( {{p_{n + 1}} - 1} \right),p_n^2} \right)\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/1/3/91385508923c9d2a6b5e1bd90d6797b782.png)
(состоящий из одних составных чисел) равный или больший чем оптимальный, начальный отрезок. Докажем это утверждение, значит докажем, на интервале
![$\[\left( {\left( {{p_{n + 1}} - 1} \right),p_n^2} \right)\]$ $\[\left( {\left( {{p_{n + 1}} - 1} \right),p_n^2} \right)\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/1/3/91385508923c9d2a6b5e1bd90d6797b782.png)
нет пробела между простыми числами равного или большего
Любой отрезок [a,b], из составных чисел на интервале
![$\[\left( {\left( {{p_{n + 1}} - 1} \right),p_n^2} \right)\]$ $\[\left( {\left( {{p_{n + 1}} - 1} \right),p_n^2} \right)\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/1/3/91385508923c9d2a6b5e1bd90d6797b782.png)
можно представить в виде начального отрезка, но с другим начальным расположением базисных чисел. Для этого, начиная с числа (а), раскладываем числа на простые множители. Меньшее простое число, принимаем за базисное число. Все остальные числа (ka) за его базис. Так же поступаем со следующим числом не входящим в базис (ka) и так далее.
Докажем, что такой отрезок [a,b], представленный в виде начального отрезка, но с другим начальным расположением (простых) базисных чисел, не может быть равным или большим, чем начальный отрезок.
Доказательство:
К чему приведёт, если на начальном, оптимальном отрезке поменять местами (простые) базисные числа? Что такое поменять местами базисные числа? Это увеличить базис с большим базисным числом и одновременно уменьшить базис с меньшим базисным числом. К чему это приведёт? Это приведёт к увеличению элементов базиса с большим базисным числом, и к уменьшению элементов базиса с меньшим базисным числом. В итоге получим, на ограниченном отрезке [a,b], буде меньше, в сумме, элементов всех базисов. То есть на отрезке [a,b], всегда будет меньше составных чисел. Чем на начальном оптимальном отрезке.
Это и есть доказательство того, что на интервале
![$\[\left( {\left( {{p_{n + 1}} - 1} \right),p_n^2} \right)\]$ $\[\left( {\left( {{p_{n + 1}} - 1} \right),p_n^2} \right)\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/1/3/91385508923c9d2a6b5e1bd90d6797b782.png)
нет пробела между простыми числами равного или большего
![$\[{p_{n + 1}} - 1\]$ $\[{p_{n + 1}} - 1\]$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/9/0/490efdcd679b9ee45d81f6b9043bd04482.png)
Или что то же самое. На любом отрезке [a,b], величина которого, больше или равняется
![$\[{p_{n + 1}} - 1\]$ $\[{p_{n + 1}} - 1\]$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/9/0/490efdcd679b9ee45d81f6b9043bd04482.png)
находящегося в интервале
![$\[\left( {\left( {{p_{n + 1}} - 1} \right),p_n^2} \right)\]$ $\[\left( {\left( {{p_{n + 1}} - 1} \right),p_n^2} \right)\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/1/3/91385508923c9d2a6b5e1bd90d6797b782.png)
всегда есть простое число.