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Collatz 3x+1问题难在哪里之二?

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相对来说,数论吧讨论的气氛不错。
但对于Collatz问题之类问题也很难讨论。并非问题本身不可讨论或难以讨论,而是人们对这类问题有很深的固有观念。不同的人所受教育不同,环境影响也不同,他们的观念自然不同,但可怕的是,一些针锋相对、截然相反的观念有一个共同点:不认真分析讨论问题的实质,仅凭这些固有观念下结论。虽然有点结论明显违背科学精神,却仍然得到不少人(包括专业人士的认可)。
有的网友可能是自身条件的限制,写了个简单的计算式子就反反复复地说自己证明了,他认为“证明3x+1猜想在于逆运算,逆运算公式能求出所有的奇数,且将奇数按3x+1猜想从一步到位的数到n步到位的数归类,即每个奇数经过3x+1有限步运算都能归1.”。
有的网友有较深厚的数学知识。可惜他们的数学知识仅仅是用来做简单的计算,并拿来考别人,并未涉及需要讨论的内容。
有的老师网友研究该问题多年,但始终走不出自己固有观念的圈子。某大学一位教师在这方面的研究有一定深度,我很赞赏他的“整体”观念,但十年 过去了,他似乎还没有从那“几十个”分类中走出来,没有真正、完全贯彻他自己提出的“整体”观念,还自以为是已经证明了该问题。


1楼2018-01-20 11:06回复




    IP属地:黑龙江来自Android客户端2楼2018-01-20 12:25
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      2025-08-06 16:26:00
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      (接1楼)
      以上说的是别人的问题。但我常常由此反思自己,是否有类似的问题:认识自己的错误是很难的!想听到批评意见的愿望更加迫切。
      然而,交流难,想听到具体的意见也难。一些专业人士的意见大大出乎我的想象,类似“改变问题根本性质”的空洞奇特的意见令我十分困惑、震惊。
      我相信,前人也尝试过采用二进制,就像大家都用十进制一样,很正常。研究遇到困难是真实的,但不是二进制带来的,也不是十进制造就的。不必因此而苦恼。当然,做为一名业余爱好者,我不会因此降低对自己的要求,更不会狂妄自大。我只期望各位专家、老师、朋友针对我的错误、漏洞给予有具体内容的批评指导。


      3楼2018-01-21 17:18
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        任何人的研究都建立在前人研究基础上。
        要理解Collatz问题的难点,就必须学习、理解前人的研究。
        Terras定理
        Terras定理是前人最重要的研究成果之一。研究者引入“奇偶矢量”概念,利用逐步深入逼近的思想方法,最终得出结论:几乎所有数的滑翔步数(停止时间)都是有限的。
        成果是肯定的,不多说了。时间走过了近40年,后来的研究者应该弥补该定理的不足。
        我认为不足有2点:
        ①未能对序列之间的联系进一步深入研究;
        该定理已经涉及到序列之间的联系规律,如引理1、3 的主要内容,可惜没有沿着此线索走下去。
        引理1:如果n是形如a×2^k + b (b < 2^k) 的正整数,奇偶向量的前k个元素(分量)仅依赖于b。
        引理3:M 和 N 是正整数,则Pk(M)=Pk(N)当且仅当 M≡Nmod 2^k
        ②引入“奇偶矢量”有利有弊:奇偶矢量“描述了自然数n在Collatz迭代序列中的奇偶变化过程”,有利于分析序列变化规律及其收敛性;但奇偶矢量毕竟不是原来的数字,它很好地展示了各序列元素的奇偶性,但也抛弃了各元素包含其他信息,并非“完整地描述了n在3x+1 迭代中的行为/表现”,不利于研究的深入开展。


        4楼2018-01-22 18:05
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          (接4楼)
          我认为,二进制数可以取代奇偶矢量,同时也可消除其副作用。
          研究者利用引理1、3看到的是:mod2^k的同余类可以与序k的奇偶数一一对应,并且都介乎 0 和 2^k - 1 之间。这可以看成是0 到 2^k - 1 的数的一个排列(permutation)。针对的是“序列”本身。
          我认为,更应看到不同元素之间存在的这些联系必然关系到序列之间的联系。
          根据是个思路,我发现了Collatz图基本单元。


          5楼2018-01-23 17:02
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            图3-1 Collatz二进制图基本单元示例(括号内是对应的十进制数)


            6楼2018-01-23 17:05
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              各位吧主、老师、朋友:
              本帖是一个业余爱好者的探索,肯有不少漏洞与错误,敬请提出具体批评意见。
              ***********************
              (接6楼)
              观察(3.1)式的3个类型,我们发现每个最小父项均由两部分组成:前部都是(m-d)/11;后部各自为一确定的常数,奇妙的是,每组最小父项对的数位和均为7。因此,奇数m的二进制数位必定低于其最小父项对的平均数位。由此可导出定理4。
              定理4:在任一Collatz图中,元素m的二进制数位必定低于其最小父项对的平均数位。
              由定理4 可知,在任一Collatz图中,k级元素的平均数位必定小于其在k+1级所有最小父项对的平均数位,当然更小于k+1级所有元素平均数位,故任何Collatz图在整体上都是收敛的。必须指出,在Collatz图中,同级最小元素不一定是基本框架的元素,这并不影响整体的收敛性。


              7楼2018-01-24 10:17
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                Collatz图基本单元结构简单、规律明显。问题是,这个发现是否真实反映了问题的实质?结果反复检验,我没有发现问题。但我深知,自己的能力有限,面对这个“难题”,绝不盲目乐观,再次请各位吧主、老师、朋友批评指正。


                8楼2018-01-25 19:14
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                  2025-08-06 16:20:01
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                  过多强调“序列”自身的规律变化,忽视序列之间联系、制约的规律是Collatz问题多年来未能取得得出最证明的重要原因之一。
                  当然,序列之间的的联系、制约取决于Collatz图的基本规律。由于Collatz图中元素的排列组合比较复杂,与人们熟悉的线性序列有较大区别,因此发现图的基本规律有一定困难。
                  我通过适度压缩考察范围,幸运地发现了Collatz图的基本单元。但我清醒地认识到自己的不足,我的发现必须经受专业人士的严格检验。
                  如果我的“发现”被否定,这将使我进一步认识到自己的不足。我欢迎认真负责的科学的否定意见。
                  一位知名科学家说:“如果某个人对某一问题有兴趣,愿意用科学的方法去研究,相信包括他在内的很多科学家都愿意支持。‘如果只是在大马路上说,谁跟你较真呢?”
                  我不是在大马路上说话,也在认真用科学的方法学习(当然,也许我做的并不是很科学,但我愿不断努力改进)。我应该如何做,才能听到批评意见呢?


                  9楼2018-01-28 21:28
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