考拉兹猜想:数学还不知如何应对的问题

作者: 小雨(编译)

来源: 原理

发布日期: 2017-07-10

考拉兹猜想是数学中最引人注目的难题之一,它通过简单的运算规则,却难以证明其普遍性。无论选择什么正整数作为开始,通过应用规则,最终都会得到1。

考拉兹猜想是数学中最引人注目的难题之一,它也被称为奇偶归一猜想、3n+1猜想、冰雹猜想还有角谷猜想等等。这个猜想的很容易掌握,你只需要知道如何加1,如何除以2,以及何乘以3就行了。然而,这般的简单性却与证明猜想本身的难度形成了鲜明的对比。著名数学家保罗·埃尔德什曾说:“数学还没有做好准备面对这样的问题。”它的运算规则非常简单:首先,取一个任意正整数,根据以下规则进行运算。

若数字为偶数,则将其除以2;若数字为奇数,则让其乘以3,再加1,再除以2;重复上述过程。我们以数字13为例:13是奇数,所以我们将其乘以3倍得到39,加1得到40,减半后得到20;再用20来重复这个计算,20是偶数,所以只需减半得到10;10也是偶数,除以2后得到5;5是奇数,乘以3、再加1再减半,得到8;8为偶数,除以2等于4;4再减半得到2;最后2除以2得到1。

因此13的完整序列为:13 → 20 → 10 → 5 → 8 → 4 → 2 → 1。考拉兹猜想首先由德国数学家Lothar Collatz在1937年提出:无论选择什么正整数作为开始,通过应用上述的规则,最终都会得到1。大多数数学家都认为这是正确的。我们已经可以通过计算机来检测非常庞大的数字,就目前结果来看还没发现任何反例。但至今也仍没有人知道该如何证明这个猜想。

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