角谷猜想证明
王锦根 黄山市黄山区房地产管理局 245799
摘要: 本文应用反证法,通过黑洞数唯1,3x+1必唯1,证明3x+1猜想成立。
关键词: 角谷猜想 黑洞
一、“角谷猜想”概念
“角谷猜想”又称“冰雹猜想”、哈塞猜想、乌拉姆猜想或叙拉古猜想,它首先流传于美国,不久便传到欧洲,后来一位名叫角谷的日本人把它带到亚洲,因而人们就顺势把它叫做“角谷猜想”。“角谷猜想”又叫奇偶归一猜想(英语:Collatz conjecture),是指对于每一个正整数,如果它是奇数,则对它乘3再加1,如果它是偶数,则对它除以2,如此循环,最终都能够得到1。如果我给他命名,应该是:殊途归一,不管什么数,经过这么一个过程都归到“1”。
取一个数字,如x=11(考虑属于自然数范畴,在此处不用x表示,用x表示),根据上述公式,得出 11→34→17→52→26→13→40→20→10→5→16→8→4→2→1。简约一下就是,11→34→17→52→13→40→5→16→1。
应该说,角谷猜想是一种数学黑洞现象,它最终进入1→4→1的循环圈。倒推过来可以得到这样一类奇数,当x=(word/media/image1.gif-1)/3时,x展开来就是 word/media/image2.gif+word/media/image3.gif+……+4+1,k∈x;具体为:1,5,21,85,……,(word/media/image1.gif-1)/3,始终满足角谷猜想,可惜不是全部奇数。
二、验证
根据角谷猜想,数学家或数学爱好者总希望找到除了1以外,还有其他的循环圈(黑洞),在计算机的应用下,目前已有人经验证的最大数目达到1099511627776或更大。我也曾逆向尝试,运用x=(word/media/image1.gif-1)/3倒推,看扩散的奇数能否满足所有的奇数,由于无规律可循,终究不得而知。
三、证明
现在做两个假设,一是一个奇数如果经过3x+1运算法则,不回到黑洞数1,则必有另有一个奇数;如果证明没有除1以外的黑洞数,任一奇数按照3x+1法则运算,必穷尽其他所有的奇数,或归属这样一类word/media/image4.gif-1)/3的奇数(含1),从而最终落入黑洞数1。
(一)黑洞数唯“1”
假设任一奇数x,经过3x+1若干步骤计算,回到x(≠1),那它就会在其他数字(x)循环,则3x+1猜想不成立。
1、一步循环。
假设:word/media/image5.gif = x , k1∈N
∴ x= word/media/image6.gif 当且仅当k1=2,x=1(不符合要求)
2、二步循环。
假设 word/media/image7.gif=x, x属于奇数,k1 、k2∈N
∴ x=word/media/image8.gif ,
3、三步循环。
由于计算表示麻烦,我们直接给出其解
x=word/media/image9.gif , k1 、k2 、k2∈N
……
4、i步循环。
(同上)
x=word/media/image10.gif ,
x属于奇数,k1 、k2 、……、ki∈N
有了列式,我们求其x的解
x=word/media/image10.gif 。
x经过i步计算后究竟有无x奇数存在呢?回答是肯定的,没有。x=word/media/image10.gif ,经化简,当k1 =k2 =……=ki时,x=1,
所以3x+1经过运算,黑洞数必为“1”,没有其他。,
(二)3x+1必唯“1”。既然知道,其他奇数不存在黑洞,任一奇数,经过3x+1法则运算,或穷尽所有奇数(含1),或遇到这样一组数,word/media/image11.gif -1)/3,一旦归于或者落入这类奇数,其结果必归“1”。经过推导,可以进一步细分为三类:
当x=word/media/image12.gif-1)/3,这类奇数直接归“1”。
例如:85,5461,……。
当x=word/media/image13.gif-1)/3,这类奇数直接归“1”。
例如:21,1365,……。
当x=word/media/image14.gif-1)/3,除自身可以直接归“1”外,其他奇数按照3x+1法则运算,必经过x=word/media/image14.gif-1)/3而归“1”。
例如:5,341,……。
总之,任一正整数,经过3x+1法则运算,都能够得到1,也是唯“1”。
证毕。
2015年4月25日
参考资料:
1、《新世纪版十万个为什么(数学分册)》 少年儿童出版社 1999年
2、潘承洞、潘承彪 《初等数论》 北京大学出版社 1992年
角谷猜想证明
Wang jingen
Huangshan city HuangshanDistrict Real Estate Bureau 245799
Abstract:In this paper,we use method of proof by contradiction. By means of black hole the number of prime,to prove the conjecture holds with 3x+1
Keywords:Kakutani conjecture Black holes
本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/7b9e66a9af45b307e971977b.html
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