天才一秒记住【狂风中文网】地址:https://www.kfzw.net
冰雹数
尽管不是一种计数工具,冰雹数(hailstonenumber)仍然耐人寻味,因为它也是被递推定义的,不过这个数列更像我们在第3章中遇到的真因数和数列。
以下问题有好几个名字,考拉兹算法(Collatzalgorithm)、叙拉古问题(Syra),或者有时就叫3n+1问题[10]。
它基于一个简单的观察,即从任意数n开始,经过以下步骤,似乎最终总是得到1:若n是偶数,将其除以2;若n是奇数,用3n+1代替它。
例如,从n=7开始,我们按照这些规则得到以下数列:
7→22→11→34→17→52→26→13→40
→20→10→5→16→8→4→2→1。
于是这一猜想对n=7成立。
实际上该猜想已经被证实对于直到一万亿以上的某个数都是正确的[11]。
但是如果你乱动了规则,事情就大不一样了。
比如,用3n-1代替3n+1会导致一个循环:
7→20→10→5→14→7→…。
考拉兹算法产生的数列类似于冰雹,在很长一段时间内它们的取值大起大落,但最终似乎总会降落到地面。
在前1000个正整数中,有超过350个数上升到最大高度9232,而后则迅速跌落到1。
一旦你遇到2的幂次,就会最终得到1,因为之后这些数不会经历任何爬升,只能一路衰减到底。
所有这些奇妙的特性都可以在基于冰雹数列的图像中被发现,这让人不禁联想起数学和物理中出现的其他混沌现象。
在搜索引擎中输入“冰雹数”
,你会找到一大堆信息,这些信息看上去奇妙异常,有时候是猜想性质的,但通常不能给出一个确定的结论。
[1] 即等比数列。
[2] 该公式中r≠1。
[3] 即杨辉三角形。
[4] 朱世杰,字汉卿,号松庭,元代数学家和教育家。
[5] 尤金·查理·卡特兰(Eugèalan),法国和比利时数学家。
[6] 詹姆斯·斯特林(JamesStirling),苏格兰数学家。
埃里克·坦普尔·贝尔(EricTempleBell),英国数学家、科幻小说家。
[7] 如果可以将数列{an}的第n项用一个含参数n的式子表示出来,则称该式为该数列的通项公式。
[8] 又称拆分数或分割数。
[9] 又称杨氏矩阵。
[10] 又名考拉兹猜想、叙拉古猜想、3n+1猜想、奇偶归一猜想、冰雹猜想、角谷猜想、哈塞猜想、乌拉姆猜想。
[11] 世界各地的数学爱好者们利用分布式计算,不断地提高这个极限。
已知的猜想成立的最大整数似乎已超过1020(1亿亿的100倍),而仍未找到反例。
有兴趣的读者可以参考以下网站:https:boiags.collatz,.eridrous。
本章未完,请点击下一章继续阅读!若浏览器显示没有新章节了,请尝试点击右上角↗️或右下角↘️的菜单,退出阅读模式即可,谢谢!