《华盛顿邮报》记叙了这样一个故事:70年代的美国各所名牌大学

1976 年的一天,《华盛顿邮报》的一篇数学新闻登上了头版头条。

文字讲述了这样一个故事:

1970 年代中期,在美国名牌大学的校园里,人们就像疯了一样,没日没夜地玩数学游戏。游戏很简单:写出任意自然数N,按照如下规则进行变换:

如果是奇数,下一步就变成3N+1。如果是偶数,下一步就变成N/2。不仅学生,甚至教师、研究人员、教授和学者也加入了。

为什么这个游戏能经久不衰?

因为发现无论N是多少,最终都无法逃回倒数1。

准确的说验证谷角猜想的vb程序设计,没有办法摆脱掉入谷底的4-2-1循环,也不会有这样的天坑。

这就是著名的“冰雹猜想”,又称角谷猜想。

2021 年 7 月,总部位于东京涩谷的日本公司 Bakuage Co., Ltd. 宣布将向任何解决 3n+1 猜想(也称为柯拉兹猜想)。人民币奖励有效期为2021年7月7日至2031年7月6日,奖励详情请查看公司悬赏页面链接文件:Collat​​z猜想奖1.2亿日元|数学奖

虽然日元不值钱,但1.2亿日元相当于110万美元! !

这无疑是对数学中悬而未决问题的最高奖励,前千年的七大数学问题(NP-完全问题、霍奇猜想、庞加莱猜想、黎曼猜想、杨-米尔斯存在与质量差距), Navier-Stoke 方程,BSD 猜想)每个谜题的奖金仅为 100 万美元。

01

“角谷猜想”也称为“奇偶猜想”或“3n+1 猜想”、“Koraz 猜想”、“Hasse 猜想”、“Ulam 猜想”或“Syracuse 猜想”。

它首先在美国传播,很快传播到欧洲,后来日本人角谷静雄把它带到了亚洲,所以人们称之为“角之屋猜想”。事实上,将其称为“奇偶猜想”更为形象和贴切。为什么称为“奇偶猜想”?表示它来回计数,数字上下,最后回到最小的正整数,变成一个数字:“1”。

这个数学猜想的流行说法如下:

给定任意自然数N,如果是偶数,除以2,如果是奇数,乘以3再加1,也就是变成任意自然数来执行这个算术过程,经过有限步骤,最终的结果一定是最小的自然数1。对于这个猜想,你不妨选几个数试试:

如果 N=9,则 9×3+1=28, 28÷2=14, 14÷2=7, 7×3+1=22, 22÷2=11, 11×3+1=34 , 34÷2=17, 17×3+1=52, 52÷2=26, 26÷2=13, 13×3+1=40, 40÷2=20, 20÷2=10, 10÷2 =5, 5×3+1=16, 16÷2=8, 8÷2=4, 4÷2=2, 2÷2=1。

你看,经过 19 轮(这叫做“路径长度”),它最终变成了“1”。

如果 N=120,则 120÷2=60, 60÷2=30, 30÷2=15, 15×3+1=46, 46÷2=23, 23×3+1=70, 70 ÷2=35, 35×3+1=106, 106÷2=53, 53×3+1=160, 160÷2=80, 80÷2=40, 40÷2=20, 20÷2=10 , 102=5, 5×3+1=16, 16÷2=8, 8÷2=4, 4÷2=2, 2-2=1。

你看,20轮过后,最后还是一个“1”。

值得注意的是,如果N是2的正整数平方,那么无论这个数字有多大,都会“一落千丈”并迅速下降到1。例如:

有:65536→32768→16384-→8192→4096→2048→1024→512→256

→128→64→32→16→8→4→2→1。你看,它的路径长度是 16,比 9 小一点。

当我们说“1”是变化的最终结果时,这只是一种方便的说法。严格来说应该最终进入“1→4→2→1”的循环。

令人难以置信的是,这个结果如此离奇。有人尝试过各种数,但一直到现在都发现无一例外都进入了“1-→4→2→1”的无限循环。已验证的最大数量已达到1099511627776。

由于数学这门科学的特点,虽然有这么多的例子,甚至进一步的实验达到了更大的数量,但我们仍然不能认为“角屋猜想”已经被证明,所以我们只能称之为一个猜想。可想而知,要证明它或推翻它并不容易,试图表达它的本质似乎更难。

不仅如此,对于“角屋猜想”,人们在研究过程中要么做出改变,要么推动,得到的结果同样有趣。例如,如果将“角屋猜想”修改如下:

给定任意自然数,如果是偶数,除以2;如果是奇数,则乘以3减1。…这样下去,经过有限次数的step操作后,其结果必须无一例外地进入以下三个无限循环:

①1→2→1;

②5-→14→7→20→10-→5;

③17→50→25→74→37→110→

55→164→82→41→12261→182→

91→272→136→68→34→17。

02

角谷猜想的推广是克拉茨问题。

角谷猜想的“1→4→2→1”循环实际上是以下函数的迭代。下图是对猜想的抽象,正是这张图吸引了我。

怎么样?还不够惊艳?我们来看看我们找到的动画。

图片来源:Alex Bellos 和 Edmund Harriss

问题是,从任意自然数开始,经过函数C的有限次迭代,我们最终能否得到循环(4、2、1),或者等价的1。

据说克拉茨在 1950 年的一次国际数学家大会上谈到了这个问题,许多人称之为克拉茨问题。但后来,很多人独立发现了同样的问题,所以,从现在开始,或许是为了避免问题归属的争议,很多文献将其称为3x+1问题。

Kratz 问题的吸引力在于,一旦 C 迭代过程中出现 2 的幂,问题就解决了,2 的幂有无穷多个。相信只要迭代过程持续足够长的时间, 会遇到一个 2。 , 的力量以肯定的形式解决问题。

正是这种信念认为,无论问题走到哪里,都会出现“3x+1 问题”的狂热,大学和研究机构都不同程度地参与其中。但是,没有找到反例。这道题的意思明明白白、简单明了,连小学生都能看懂,却难倒了20世纪许多伟大的数学家。著名学者盖伊在介绍这个世界问题时,甚至把它命名为“不要试图解决这些问题”。

经过几十年的探索和研究,人们似乎接受了伟大的数学家厄尔奇的说法:“数学还不够成熟,无法解决这样的问题!”

令人欣慰的是,2022年1月26日,美国世界开放数学期刊《Advances ln Pure Mathematics》(《丨Progress in Pure Mathematics》)2022年第12卷第1期发表了陇西硕士论文《The Proof of The 3x+1 Conjecture》(《The Proof of the 3x+1 Conjecture》),由大学教师王茂泽与三位合作者合着。至此,世界公认的著名数论问题已经解决了!

王茂泽,甘肃省陇西县寿阳镇三石铺村潭儿下社区人,毕业于陇西一中,以优异的成绩毕业后回到母校陇西一中工作。他一进校,就被学校领导委以重任,一直在教学校重点班。 2008年以优异成绩考入西北师范大学攻读硕士学位。 2011年毕业后赴兰州工学院从事教学科研工作。现为北京师范大学高级访问学者。

2010年,教育部、科技部、中科院、国家自然科学基金委等四部门联合发布《一万个科学问题》,将其列为第四个问题。数学卷,奖金100万元人民币。

王茂泽1993年考入西北师范大学后学习数学教育。在校期间,他对哥德巴赫猜想、3x+1猜想、回文数猜想等世界著名数论问题非常感兴趣。他潜心研究数论中的许多难题,经过20多年的研究,发现了正整数的特殊排列规律。

据王茂泽本人介绍,他们另外两篇论文《π(n)公式》和《Proof of Palindromic Number Conjecture》已经过期刊审稿,将陆续在期刊发表。

03

其实在数学的各个领域都有很多众所周知的问题和猜想,比如黎曼猜想,一堆关于多项式表达素数的猜想,关于Artin L-function的Artin猜想, n元数中代数数的Borel展开或连续分数展开猜想,群论中的Burnsey猜想等。

也许很多人都想问,这样的猜想真的值得花这么多时间和精力去证明吗?有什么意义?

在这里,我想说,当然值得!数学符号或数字看似毫无意义,但不可否认的是,作为促进人类发展的工具,它一直发挥着强大的作用。

这些猜想的难度也是不可估量的,甚至影响到整个分支的进度。然而,这些猜想所在的数学分支,如解析数论、代数数论、丢番图逼近、群论等,都不是很成熟,但至少是自成体系的,蓬勃发展的。尽管这些猜想非常非常困难,但它们的最终解决方案离不开相关数学分支现有的数学思维范式。

在证明各种猜想的过程中,无论对数学的发展有多么重要验证谷角猜想的vb程序设计,这个过程绝对是人类思维方式、思维深度、逻辑能力等发展的催化剂。

另外,这不反映了数学的严谨性吗?

数学公式或定理不依赖于猜测,而是需要严格的逻辑证明和推理过程,这也使得数学成为本学科和其他学科解决问题的重要工具。

© 版权声明
THE END
喜欢就支持一下吧
点赞0
分享
评论 抢沙发

请登录后发表评论