Домашние задания: Информатика

Выручите с информатикой!

Здесь никаких программ не нужно. Тем более, если программа приведёт к числу 1, это легко увидеть, а как понять, что она не привела? 10 минут вычислений без результата? А если он будет получен именно на 11-й минуте? В общем, программированием эта задача не решается, нужно формальное доказательство. Причём, даже если эту программу всё-таки попытаться написать, формальное доказательство всё равно потребуется для определения момента прекращения вычислений.

Попробуем его построить.

Если число x чётное, то мы будем делить его на 2, пока не получим нечётное.
А если число x нечётное, то
 3x + 1 = 4x - (x - 1)
x mod 4 = 1 => (3x + 1) mod 4 = 0
x mod 4 = 3 => (3x + 1) mod 4 = 2
Первый вариант мы как минимум дважды делим на 2, получаем число, меньшее x.

Рассмотрим второй, худший вариант, когда итогом операции является нечётное число, большее x. Его придётся умножать на 3:
 3(3x + 1)/2 + 1 = (9x + 5)/2
9x mod 4 = 27 mod 4 = 3
5 mod 4 = 1
(9x + 5) mod 4 = 0
Здесь меньшего числа автоматом не получается. Рассмотрим случаи делимости на 8:
 x mod 8 = 3  =>  (9x + 5) mod 8 = 0  =>  (9x + 5)/8 < x
x mod 8 = 7 => (9x + 5) mod 8 = 4 => (9x + 5)/4 mod 2 = 1
Первый случай приводит нас к числу, меньшему, чем x.
Второй случай - худший - нужно снова рассматривать отдельно. Умножаем нечётное число на 3:
 3(9x + 5)/4 + 1 = (27x + 19)/4
(27x + 19) mod 8 = 0
(27x + 19)/8 - чётное число или нечётное, в зависимости от x mod 16 (7 или 15)
Худшим случаем здесь оказывается 15.
Несложно показать, что именно числа вида 2ᵗ-1 (при натуральных t) генерируют самые "плохие" чётные числа, которые при первом же делении на 2 дают нечётные, и их произведения с тройкой приводят к росту членов последовательности. Но поскольку t конечно, очередное число последовательности даст "хороший" остаток от деления на 2ᵗ⁺¹, и далее последовательность будет неизбежно убывать, пока не достигнет единицы (как показано выше, все остатки, кроме "плохих", приводят к получению строго меньших нечётных чисел, чем были ранее). Правда, это убывание может тянуться долго.

В целом, отсюда видно, что любое натуральное число соответствует гипотезе Коллатца. Странно, что на эту тему вообще развели столько шумихи, гранты этими вычислениями отмывают, что ли...
Хранитель Вечности
Хранитель Вечности
87 571
Лучший ответ
Отправьте, пожалуйста, текстом, а не изображением.
Игорь ....
Игорь ....
2 415
Александр Маяков Оби-Ван поставил цель — быть гениальным математиком. На этот раз он узнал о великой гипотезе Коллатца.
Например, придумаем число и применим к нему действия: если число четное, то делим его на 2, иначе умножаем его на 3 и прибавляем 1. Утверждается, что какое-бы число не использовали, то придем к 1. Простая формулировка гипотезы! И Оби-Ван решил проверить гипотезу. Необходимо составить программу, которая будет перебирать все числа в диапазоне он n до m и, возможно, найдется число, для которого гипотеза не выполняется.
Мария Бакина Опять фанаты ЖПТ набежали?