ARTIGO ORIGINAL
PEDROSO, Rafael Muhd [1], CARVALHO, Catiane Rodrigues [2]
PEDROSO, Rafael Muhd. CARVALHO, Catiane Rodrigues. Decomposições estritas em Goldbach: mínimo e máximo distintos, construção via CRT e algoritmos. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano. 10, Ed. 12, Vol. 01, pp. 153-171. Dezembro de 2025. ISSN:2448-0959. Link de acesso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/sem-categoria/decomposicoes-estritas, DOI: 10.32749/nucleodoconhecimento.com.br/matematica/decomposicoes-estritas
RESUMO
O artigo estuda decomposições de inteiros pares n como soma de dois primos distintos, n = p + q com p < q. Para um dado n, tal decomposição pode não existir; quando existir, chamamos
o menor primo que aparece em alguma decomposição desse tipo e
o maior. Mostramos, de forma construtiva, que, fixado um primo ímpar p0, existem infinitos pares n em que o menor primo é exatamente p0. Além disso, podemos direcionar o maior primo para uma classe aritmética específica r0 (mod M), com gcd(r0,M) = 1. As ideias combinam o Teorema Chinês dos Restos (CRT) com o Teorema de Dirichlet para progressões aritméticas. Para tornar isso utilizável, apresentamos dois algoritmos simples: um decide
para um n dado (ou certifica ausência de decomposição); o outro gera famílias infinitas de n com
. Para aplicar Dirichlet corretamente, explicitamos escolhas dos módulos auxiliares que garantem r ímpar e gcd(r,L) = 1: tomamos πs todos ímpares, coprimos a Mp0 e tais que πs ∤ (s − p0). Incluímos provas curtas e exemplos numéricos claros, e situamos os resultados no contexto clássico (Chen, Montgomery–Vaughan, a forma ternária de Helfgott e as verificações de Oliveira e Silva e colab). Não provamos a forma binária de Goldbach; nossa contribuição está em dar controle explícito sobre o menor primo e, simultaneamente, sobre a aritmética do maior, produzindo famílias infinitas onde esse controle é possível, sem assumir a validade geral da conjectura.
Palavras-chave: Teoria aditiva dos números, Conjectura de Goldbach, Primos em progressões aritméticas, Teorema de Dirichlet, Teorema Chinês dos Restos.
1. INTRODUÇÃO
A Conjectura de Goldbach (na forma binária) afirma que todo inteiro par n ≥ 4 pode ser escrito como soma de dois primos. Há um corpo de evidências forte a seu favor: Chen mostrou que inteiros pares suficientemente grandes são soma de um primo e de um semiprimo [1]; Montgomery e Vaughan provaram que quase todos os pares satisfazem a conjectura, no sentido de que o conjunto excepcional tem densidade zero [2]; a forma ternária foi demonstrada por Helfgott [4, 5]; e verificações computacionais atingiram 4 · 1018 [3].
Aqui focamos nas decomposições estritas n = p+q com p < q. Para um n dado, definimos
somente se existir ao menos uma decomposição estrita; caso contrário, consideramos
indefinido. Mostramos que é possível prescrever o valor de
: para qualquer primo ímpar p0, existem infinitos pares n com
(Teorema 4). Além disso, conseguimos direcionar
para uma classe modular r0 (mod M) (Teorema 5). O mecanismo é clássico e direto: CRT + Dirichlet [7, 6]. No caminho, damos uma caracterização simples do mínimo via proibições sucessivas (Teorema 3).
2. TRABALHOS RELACIONADOS
Esta seção posiciona nossos resultados em relação a avanços analíticos (Chen; Montgomery–Vaughan), à resolução da forma ternária (Helfgott), a verificações computacionais em larga escala (Oliveira e Silva, Herzog e Pardi) e aos fundamentos (Davenport; Ireland–Rosen). Em cada caso, indicamos o que é provado e como dialoga com nossa proposta (fixar
e controlar a classe de
via CRT+Dirichlet).
Chen [1] provou que todo par suficientemente grande é soma de um primo e de um semiprimo (produto de dois primos). O resultado, sustentado por crivos finos e estimativas em progressões, aproxima a forma binária de Goldbach ao permitir um relaxamento no segundo somando. Mostra que “binária” admite aproximações construtivas. Nosso trabalho não relaxa os somandos (ambos primos); em vez disso, impõe estrutura sobre a decomposição: determinamos o mínimo e a classe modular do máximo.
Os trabalhos de [2] mostram que o conjunto de pares que violam Goldbach (se existir) tem densidade zero, via método do círculo e controle de somas exponenciais. Nosso trabalho reforça que
para “quase todo” n.
Quando Sn̸= não é vazio, nossos métodos selecionam o mínimo e dirigem o máximo para uma classe r0 mod M.
Helfgott [4, 5] provou que todo ímpar suficientemente grande é soma de três primos, completando casos pequenos por computador. A técnica combina versão refinada do método do círculo, majorantes/minorantes e verificação numérica. Embora “ternária” esteja resolvida, a “binária” segue em aberto. Nosso enfoque é aritmético-construtivo: CRT para alinhar congruências e Dirichlet para garantir infinitos primos na progressão desejada.
A verificação maciça [3] apoia fortemente a veracidade empírica da forma binária. Empregam peneiras segmentadas, Miller–Rabin/Baillie–PSW e HPC. Nosso trabalho apoia a expectativa de
em ampla faixa e inspira as decisões implementacionais nos nossos algoritmos (varredura q = r + kL, testes de primalidade).
Davenport [6] e Ireland–Rosen [7] consolidam: Dirichlet para progressões (gcd(a,M) = 1 ⇒ infinitos primos a mod M com contagem ∼ x/(φ(M)logx)), aritmética modular (CRT, unicidade do resíduo) e notações assintóticas. Utilizamos as mesmas como a base teórica do nosso esquema “proibir s < p0 + liberar q ≡ r0 (modM)” e da Proposição de contagem.
3. PRELIMINARES E NOTAÇÕES
Nesta seção fixamos a linguagem e os objetos usados no restante do texto e tornamos a notação auto-suficiente.
Definição 1 (Decomposição estrita e conjunto admissível). Para n ∈ 2N, uma decomposição estrita é n = p+q com p,q ∈ P e p < q. Defina o conjunto de mínimos candidatos
Quando
, dizemos que n não admite decomposição estrita. Definição 2 (Mínimo e máximo estritos)
, escrevemos
Definição 3 (Congruência e classe aritmética). Para a,b ∈ Z e M ≥ 1, escrevemos a ≡ b (mod M) quando M | (a − b). A classe r (mod M) é o conjunto {r + kM : k ∈ Z}.
Definição 4 (Notação assintótica e equivalência). Para funções f,g : (1,∞) → (0,∞):
- f(x) = O(g(x)) (ou f(x) ≪ g(x)) se existem constantes C,x0 > 0 tais que |f(x)| ≤ C g(x) para todo x ≥ x0.
- f(x) ≫ g(x) significa g(x) ≪ f(x).
- f(x) ∼ g(x) significa
.
Observação. As relações f ≪ g e g ≪ f não implicam f ∼ g. Por exemplo, f(x) = 2x e g(x) = x satisfazem f ≪ g e g ≪ f, mas f(x)/g(x) = 2 ̸→ 1, logo f ̸∼ g.
Definição 5 (Função totiente de Euler). Denotamos por φ(M) a quantidade de inteiros 1 ≤ a ≤ M coprimos a M; isto é, φ é a função totiente de Euler.
Teorema 1 (Teorema Chinês dos Restos (CRT)). Se m1,…,mt são dois a dois coprimos, para quaisquer resíduos a1,…,at existe um único resíduo r (mod M) (com M = Qi mi) tal que r ≡ ai (mod mi) para todo i. Refs.: [7, Cap. 1], [6, Cap. 4].
Teorema 2 (Dirichlet em progressões aritméticas). Se gcd(a,M) = 1, existem infinitos primos na classe a (mod M) e
Refs.: [6, Cap. 4–5], [7, §5].
4. RESULTADOS PRINCIPAIS
Caracterizamos o menor primo possível por proibições sucessivas; em seguida, mostramos que qualquer primo ímpar fixo ocorre como esse mínimo em infinitas ocasiões; por fim, controlamos a classe aritmética do maior primo via CRT+Dirichlet.
Teorema 3 (Caracterização por proibições sucessivas). Seja n ≥ 6 par e p0 primo ímpar. Então
é composto para todo primo s < p0.
Demonstração.
, nenhum primo s < p0 pode aparecer numa decomposição estrita, isto é, para todo s < p0 vale n−s /∈ P, logo n−s é composto.
(⇐) Suponha que para todo primo s < p0 valha n−s composto. Se Sn̸= = ∅, nada há a provar. Caso contrário, por definição Sn̸= contém exatamente os primos p < n/2 tais que n − p é primo; como todos os menores que p0 foram excluídos por hipótese, o mínimo elemento de
satisfaz
.
Para n = 136, p0 = 7: 136 − 3 = 133 (comp.), 136 − 5 = 131 (primo)
⇒ p̸=min(136) = 5 < 7.
Teorema 4 (Mínimo prescrito infinitas vezes). Fixe p0 primo ímpar. Existem infinitos pares n tais que, quando n admite decomposição estrita,
Demonstração. Seja S = {s : s primo, s < p0}. Escolha um conjunto finito P de primos ímpares e distintos, nenhum dividindo Mp0, e uma injeção S → P, s 7→ πs, tal que, para todo s ∈ S,
πs ∤ (s − p0).
(Se também desejarmos controlar a classe de q, fixe M ≥ 1 e r0 com gcd(r0,M) = 1; caso contrário, tome M = 1.)
Considere o sistema
q ≡ r0 (mod M), q ≡ s − p0 (mod πs) ∀s ∈ S.
Como M e os πs são dois a dois coprimos, o CRT fornece resíduo único r
(mod L) com L = lcm M,
. Pelas escolhas acima, para todo primo ℓ | L vale r ̸≡ 0 (mod ℓ); além disso, como cada πs é ímpar e gcd(r0,M) = 1, segue que r é ímpar e
gcd(r,L) = 1.
Pelo Teorema de Dirichlet em progressões aritméticas, existem infinitos primos q ≡ r (mod L). Escolha q primo satisfazendo
q > max{πs} + (p0 − 3). s∈S
Defina n = q +p0. Para cada s ∈ S, n−s ≡ 0 (mod πs) e, pela desigualdade, n − s > πs, logo n − s é múltiplo próprio de πs, portanto composto. Pelo Teorema 3,
. Como n − p0 = q é primo, conclui-se
e
. Como há infinitos q assim, há infinitos n.
Observação 1 (Sobre o requisito de Dirichlet e um contraexemplo). A exigência gcd(r,L) = 1 é essencial para aplicar Dirichlet. Se, por exemplo, p0 = 5 e alguém escolhe π3 = 2 (forçando q ≡ 0 (mod 2)), a progressão contém apenas números pares, inviabilizando a obtenção de primos ímpares. Por isso, impomos πs ímpares e ainda πs ∤ (s − p0) para todo s < p0; assim, r ̸≡ 0 (mod πs) para cada πs e também r ̸≡ 0 (mod ℓ) para ℓ | M (pois gcd(r0,M) = 1), garantindo gcd(r,L) = 1 e r ímpar.
Exemplo 2 (CRT resolvido). Tome p0 = 13, M = 10, r0 = 3. Escolha
P = {7,17,19,23} e associe (s,πs) = (3,7),(5,17),(7,19),(11,23). O sistema
q ≡ 3 (mod10), q ≡ 4 (mod7), q ≡ 9 (mod17), q ≡ 13 (mod19),
q≡ 21 (mod23) tem, pelo CRT, solução única q ≡ r (mod L) com L = lcm(10,7,17,19,23) = 520030 e r = 237703. Procurando q = r + kL até o primeiro primo com q > 33, obtém-se q = 4917973 (k = 9). Então n = q+13
Teorema 5 (Controle aritmético do primo maior). Fixe p0 primo ímpar,
M ≥ 1 e r0 com gcd(r0,M) = 1. Existem infinitos pares n tais que, quando n admite decomposição estrita,
Demonstração. No arranjo do Teorema 4, imponha explicitamente q ≡ r0
(mod M) e escolha πs ímpares, coprimos a Mp0 e tais que πs ∤ (s − p0).
e, pelo CRT, há resíduo único r (mod L) com
L = lcm M,
satisfazendo simultaneamente todas as congruências.
Pelas escolhas, r é ímpar e gcd(r,L) = 1. Por Dirichlet, há infinitos primos q ≡ r (mod L). Tomando q suficientemente grande (mesma desigualdade do Teorema 4), obtemos n = q + p0 com p̸=min(n) = p0 e qmax̸= (n) = q ≡ r0 (mod M).
Exemplo 3. Para p0 = 11, M = 12, r0 = 5 (coprimos). Escolha P = {7,13,17} para s = 3,5,7. O CRT produz q ≡ r (mod L) com q ≡ 5 (mod12) e q ≡
s−11 ( mod πs). Buscando q = r+kL até um primo com q > max{7,13,17}+
(11 − 3) = 25, o primeiro q encontrado gera
e
̸ .
Proposição 1 (Contagem grosseira). Fixados p0,M,r0 coprimos, para X grande vale
, onde L = Qs<p0 πs é o módulo auxiliar do CRT.
Demonstração. Cada n contado é n = q + p0 com q primo na classe fixa r (mod ML) (CRT). A restrição n ≤ X equivale a q ≤ X − p0. Por Dirichlet,
dos Teoremas 4 e 5 garante p̸=min(q + p0) = p0 e qmax̸= (q + p0) ≡ r0 (mod M). Daí a cota inferior reclamada. ![]()
5. ALGORITMOS E GARANTIAS
Passamos da teoria à prática. O primeiro algoritmo decide
(ou certifica Sn̸= = ∅); o segundo gera n com mínimo prescrito e máximo em classe modular, com critério de parada operacional.
Teorema 6 (MinPrimeEstrito). Se o Alg. 1 retorna p, então
e q = n − p > p é primo. Se retorna “vazio”, não há decomposição estrita de n.
Demonstração. Ao retornar, o algoritmo encontrou o primeiro p < n/2 (em ordem crescente) tal que n−p é primo; logo p é o mínimo de
. Se nenhum p < n/2 produz n − p primo, então
pela Definição 1
.
Exemplo 4. Para n = 112: 112−3 = 109 é primo ![]()
109.
Entrada: p0 primo ímpar; M ≥ 1 com gcd(M,p0) = 1; r0 com gcd(r0,M) = 1; parâmetro de parada Kmax ∈ N
Saída: Uma lista (possivelmente vazia) de pares n com as propriedades desejadas
(I) Primos de controle. Escolha um conjunto P finito de primos distintos e ímpares, nenhum dividindo Mp0. Associe a cada primos < p0 um πs ∈ P distinto tal que πs ∤ (s − p0).
(II) Sistema de congruências. Imponha q ≡ r0 (modM), q ≡ s − p0 (modπs) ∀s < p0 primo.
Pelo CRT, existe resíduo único r (mod L) com L = lcm M,
que satisfaz o sistema.
(III) Busca em progressão (critério de parada). Para k = 0,1,…,Kmax, teste q = r + kL. Se q é primo e
registre n = q + p0.
(IV) Saída. Devolva todos os n (Aumentar Kmax amplia a busca; sob hipóteses fortes como GRH/Linnik efetivo, é possível obter cotas para o primeiro primo, mas não as assumimos aqui.)
6. HEURÍSTICAS, LIMITAÇÕES E PRÁTICA
Em média,
tende a ser pequeno (3, 5, 7). O filtro modular sobre q afeta a constante de densidade, não a ordem. As provas são existenciais; sem hipóteses adicionais, não há cota determinística para o menor k tal que r+kL seja primo, justificando o parâmetro Kmax. Na prática, combina-se peneira segmentada com Miller–Rabin/Baillie–PSW para explorar a progressão.
7. DISCUSSÃO E CONCLUSÃO
Os resultados mostram como separar, de forma programável, as duas pontas da soma n = p+q com p ≠ q: é possível fixar o mínimo e controlar modularmente o máximo, em famílias infinitas, sem assumir Goldbach.
REFERÊNCIAS
- Chen, J. R. (1973). On the representation of a large even integer as the sum of a prime and the product of at most two primes. Scientia Sinica, 16(2), 157–176. DOI: 1360/ya1973-16-2-157.
- Montgomery, H. L.; Vaughan, R. C. (1975). The exceptional set in Goldbach’s problem. Acta Arithmetica, 27, 353–370. DOI: 10.4064/aa27-1-353-370.
- Oliveira e Silva, T.; Herzog, S.; Pardi, S. (2014). Empirical verification of the even Goldbach conjecture and computation of prime gaps up to 4·1018. Mathematics of Computation, 83(288), 2033–2060. DOI: 1090/S00255718-2013-02787-1.
- Helfgott, H. A. (2014). The Ternary Goldbach Problem. Snapshot (IMAGINARY). DOI: 14760/SNAP-2014-003-EN.
- Helfgott, H. A. (2015). The ternary Goldbach problem. arXiv: 05438. DOI: 10.48550/arXiv.1501.05438.
- Davenport, H. (2000). Multiplicative Number Theory (3rd ed., revised by H. L. Montgomery). DOI: 10.1007/978-1-4757-5927-3.
- Ireland, K.; Rosen, M. (1990). A Classical Introduction to Modern Number Theory (2nd ed.). DOI: 10.1007/978-1-4757-2103-4.
- Jaeschke, G. (1993). On strong pseudoprimes to several bases. Mathematics of Computation, 61(204), 915–926. DOI: 2307/2153262.
INFORMAÇÕES SOBRE OS AUTORES
[1] Mestrado (Stricto Sensu) em Matemática (Universidade Federal de Santa Maria –UFSM, 2024); Graduação em Licenciatura em Matemática (Instituto Federal Farroupilha – Câmpus Alegrete, 2021). ORCID: https://orcid.org/0009-0009-0656-7685. Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/2517031337550462.
[2] Mestrado (Stricto Sensu) em andamento em Geografia (Programa de Pós-Graduação em Geografia – PPGEO, Universidade Federal de Santa Maria – UFSM); Graduação em Geografia – Bacharelado (Universidade Federal de Santa Maria – UFSM). ORCID: https://orcid.org/0009-0008-3488-0428. Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/4087246926665993.
Contribuição dos autores:
Rafael Muhd Pedroso: Conceituação, metodologia, demonstrações formais, escrita.
Catiane Rodrigues Carvalho: Verificação, experimentos conceituais, revisão.
INFORMAÇÕES SOBRE O MATERIAL
Conflito de interesse:
Não há conflito de interesse.
Agradecimentos e Financiamento:
Não há financiamento.
Dados e Reprodutibilidade:
Códigos simples (CRT, busca em progressões, Miller–Rabin) serão disponibilizados mediante solicitação; não há dados proprietários.
Apêndice A – Códigos em Python (Reprodutibilidade):
Teste de primalidade (Miller–Rabin determinístico para 64 bits), peneira simples e utilitários.
Apêndice B – Nota de Rodapé:
MSC 2020: 11P32, 11N13, 11A41, 68W40.
Informações sobre Direitos Autorais e Licença:
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- ISSN (versão eletrônica): 2448-0959
- Licença Creative Commons: Este trabalho está licenciado com uma Licença Creative Commons – Atribuição 4.0 Internacional.
Histórico da Publicação:
Material recebido: 14 de setembro de 2025.
Material aprovado pelos pares: 09 de outubro de 2025.
Material editado aprovado pelos autores: 04 de dezembro de 2025.















