冰雹猜想的證明
考拉茲猜想篇(2)
考拉茲猜想又名冰雹猜想,角谷靜夫猜想,3n +1猜想等等。
對于考拉茲猜想我又有了一些新的見解。
在我另辟蹊徑的情況下,不需要費勁心思證明是否存在其他循環(huán),也不需要逐一驗算是否有數(shù)趨于無限大。就能證明冰雹猜想的成立。
在此之前,我首先需要提出一些,基于考拉茲猜想本身就存在的概念。
1,考拉茲變化。
即將奇數(shù)(用字母o表示,下同)*3+1,偶數(shù)(用字母e表示,下同)/2的運算規(guī)則。考拉茲變化符號記為→ 。例如2^n→ 1.
2同根。
假設兩個正整數(shù)在進行各自的考拉茲變化的過程中,出現(xiàn)了至少一個相同的數(shù),則稱這兩個數(shù)同根(符號Y)。
例如3與20就存在同根數(shù)10,記作:3 Y 2 0 于 10。
同時,借助同根的概念,我們能延伸出許多規(guī)則。
同根延伸規(guī)則1
a Y a,其中a屬于正整數(shù),同時下文所指的未知數(shù),除n外的均屬于正整數(shù)。(不好打符號,見諒)
同根延伸規(guī)則2
若a Y b,則b Y a
同根延伸規(guī)則3
若a Y b,且b Y c,則a Y c。
同根延伸規(guī)則4
若a→ b,則a Y b
即:
o Y o * 3 +? 1 ;
e Y e / 2.
基于同根的規(guī)則延伸。我們可以逆向運用考拉茲變化規(guī)則,通過其運算規(guī)則使原本各不相同的兩類數(shù)同根。
例如證明 6n +1 Y 8n+ 1,其中n屬于N.
解:(8n+ 1)→24n+ 4→ 6n +1。
通過同根延伸規(guī)則4,若a→ b,則a Y b ,可知:8n 1 Y 24n 4 Y 6n 1.
即8n 1 Y 6n 1成立。
證明兩類數(shù)同根的意義在于,當集合a與集合b同根時,我們只需要證明其中一類數(shù)能經過考拉茲變化回到1,就能直接證明另一類數(shù)也能 回到1,極大的簡化的證明考拉茲猜想的流程。
因而我們實際上只要證明短短的幾類數(shù)同根,就可以證明整個考拉茲猜想成立。
首先已知任意正整數(shù)都可以表示為2^n(o)形式.
又因2^n(o) → o,所以我們只需證明
任意奇數(shù) o→ 1,即可使考拉茲猜想成立。
同時,由于正整數(shù)存在奇偶兩種可能,因此要根據其奇偶性進行分類運算。下面進行同根運算。
o→ 3o+ 1=6n 4→ 3n +2.(由此可得,o Y 6n +4)
這里n可能屬于o,也可能屬于e,要分類運算,下同。
3n?+2 中,n屬于o時,3o +2=6n +5.(由此可知,6n +4 Y 6n +5)
3n +2中, n屬于e時,3e +2=6n 2→ 3n +1。(由此證明,6n +5 Y 6n +2)
3n +1 中,n屬于o時,其上已運算過,故不再贅述。
3n +1 中,n屬于e時,3e +1=6n 1.(顯而易見,6n+ 2 Y 6n +1)
至此,我們已經可以得出,奇數(shù) o Y 6n +4 Y 6n +5 Y 6n +2 Y 6n +1。
如果再證明o Y 6n (n大于0)Y 6n?+3,即可證明任意奇數(shù)o,同根于全體正整數(shù)。
下面繼續(xù)運算。
6n→3n
3n中,n屬于e時,3e=6n。(進入縮小循環(huán),不再運算)
3n中,n屬于o時,3o=6n+3.(由此可知,6n Y 6n+3)
6n+3→18n+10→9n+5
當9n+5中,n取值為2n'時,(n'屬于N).
則 9n+5 Y 6n+5。
當9n+5中,n取值為2n'+1時,(n'屬于N)
則9n+5 Y 6n+2.
由上可得,6n+3?Y 6n+5 或?6n+3?Y 6n+2.
又因o?Y?6n+5?Y 6n+2
故由此可證,o Y 6n Y 6n+3 。
至此已經證明奇數(shù) o Y 6nY 6n+1 Y 6n+2 Y 6n+3 Y 6+4 Y 6n+5。也即任意奇數(shù)同根于全體正整數(shù),故可證明即不存在 4→2→1 外的其他循環(huán),也證明了不存在趨于無窮大的正整數(shù)。
故 冰雹猜想成立。