有趣的“3x 1”问题

发布 2023-05-21 04:21:28 阅读 6675

现有两个代数式:3x+1

x如果随意给出一个正整数x,那么我们都可以根据代数式①或②求出一个对应值。我们约定:若正整数x为奇数,我们就根据①式求出对应值;若正整数x为偶数,我们就根据②式求出对应值。

例如,根据这种规则,若取正整数x为18(偶数),则由②式求得对应值为9;而9是奇数,由①式求得对应值为28;同样正整数28(偶数)对应14……我们感兴趣的是,从某一个正整数出发,不断地这样对应下去,会是一个什么样的结果呢?也许这是一个非常吸引人的数学游戏.

下面我们以正整数18为例,不断地做下去,如a所示,最后竟出现了一个循环:4,2,1,4,2,1…

再取一个奇数试试看,比如取x为21,如b所示,结果是一样的——仍然是一个同样的循环.

大家可以随意再取一些正整数试一试,结果一定同样奇妙——最后总是落入4,2,1的“黑洞”,有人把这个游戏称为“3x+1问题”.

是不是从所有的正整数出发,最后都落入4,2,1的“黑洞”中呢?有人借助计算机试遍了从1到7×10的所有正整数,结果都是成立的.

遗憾的是,这个结论至今还没有人给出数学证明(因为“验证”得再多,也是有限多个,不可能把正整数全部“验证”完毕).这种现象是否可以推广到整数范围?大家不妨取几个负整数或0再试一试.

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