Artintin老师说过:。3x+1问题,关键是证明其形成数列的若干项后会出现更小的数值。
但比较大的问题是形如(2^k)m+2^k-1 这类数最终会推出(3^k)m+3^k-1,如128m+127-->384m+382-->192m+191-->576m+574-->288m+287-->864k+862-->432m+431-->1296m+1294-->648m+647-->1944m+1942-->972m+971-->2916m+2914-->1458m+1457-->4374m+4372-->2187m+2186
这是需要对m分情况讨论,可能分类讨论过程中会出现更多的分支。那么会出现很长的单增序列(仅考虑序列中的奇数),而且很明显可以达到任意有限长度。
当我们发现了Collatz图的基本单元之后,就会认识到任何Collatz序列的变化必然受到Collatz图整体规律的制约,无论对几题的每个序列会出现多少分支,在Collatz图中,每个单元仍然是一致的。这里先例举2个不同序列之中逐项增大的序列段。可以看到二者的数值相差较大,但每个对应项的二进制数的尾部结构完全相同。

这并非是个例,而是所有Collatz序列中逐项增大的序列段都遵循的规律。下面,我将在基本单元的基础上深入分析Collatz图更具体的规律。