考拉兹猜想的一点思考(14页).doc
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1、-考拉兹猜想的一点思考-第 14 页考拉兹猜想的一点思考作者:湖南省冷水江市煤炭局 YONGAO考拉兹猜想:自然数,见奇数乘以3加上1,见偶数除以2,最后一定得到4,2,1。证明:一、如93+1=28282=14,142=773+1=22222=11113+1=34342=17173+1=522=26,262=13133+1=40402=20,202=10,102=553+1=16162=8,82=4,42=2,22=1。得到4,2,1。约定“4,2,1。”前第1个奇数为N1(如5),第2个奇数为N2(如13),第3个奇数为N3(如17),一般地,“4,2,1。”前第k个奇数为Nk,k=1,2
2、,3,N1=(22n1)3 n=1,2,3, 如5=(241)3当N1包含于6h5,6h1时,h=1,2,3,N2=(2aN11)3 如13=(5231)3当N2包含于6h5,6h1时,N3=(2bN21)3 如17=(13221)3当N3包含于6h5,6h1时,N4=(2cN31)3 如11=(1721)31、N1=(22n1)3当n=1,2,3,4时,N1=1,5,21,85。5=1+22=41+1=41+4021=1+22+24=45+1=42+41+4085=1+22+24+26=421+1=43+42+41+40A、猜想:当n1时,N1=(22n1)3=1+22+24+22n2证明(
3、)当n=2时,N1=(2221)3=1+22()假设n=k时,N1=(22k1)3=1+22+24+22k2成立。当n=k+1时,N1=22(k+1)13=(22k1)3+22k=1+22+24+22k2+22(k+1)2综合()()所证:当n1时,N1=(22n1)3=1+22+24+22n2成立。B、猜想:设an=(22n1)3,当n1时,则有an=4an1+1=4n1+4n2+40证明()当n=2时,a2=(2221)3=5a1=(221)3=1 4a1+1=41+1=5 a2=4a1+1=41+40()假设n=k时,ak=4ak1+1=4k1+4k2+40成立。当n=k+1时,ak+1
4、=22(k+1)13 =4(22k1)3+1 =4ak+1 =4(k+1)1+4(k+1)2+40综合()()所证:当n1时,an=4an1+1=4n1+4n2+40成立。2、当N1包含于6h5,6h1时,如N1=5N2=(522n11)3当n=1,2,3,4时,N2=3,13,53,213。13=3+52=43+1=341+4053=3+52+523=413+1=342+41+40213=3+52+523+525=453+1=343+42+41+40猜想且容易证明:A、当n1时,N2=(522n11)3=3+52+523+522n3B、设an=(522n11)3,当n1时,则有an=4an1
5、+1=34n1+4n2+403、当N2包含于6h5,6h1时,如N2=13N3=(1322n1)3当n=1,2,3,4时,N3=17,69,277,1109。69=17+1322=417+1=1741+40277=17+1322+1324=469+1=1742+41+401109=17+1322+1324+1326=4277+1=1743+42+41+40猜想且容易证明:A、当n1时,N3=(1322n1)3 =17+1322+1324+1322n2B、设an=(1322n1)3,当n1时,则有an=4an1+1=174n1+4n2+404、当N3包含于6h5,6h1时,如N3=17N4=(1
6、722n11)3当n=1,2,3,4时,N4=11,45,181,725。45=11+172=411+1=1141+40181=11+172+1723=445+1=1142+41+40725=11+172+1723+1725=4181+1=1143+42+41+40猜想且容易证明:A、当n1时,N4=(1722n11)3 =11+172+1723+1722n3B、设an=(1722n11)3,当n1时,则有an=4an1+1=114n1+4n2+405、根据以上推理,猜想且容易证明:A、当n=1时,(6M5)22n13=8M7(6M1)22n113=4M1当n1时,(6M5)22n13=8M7
7、+(6M5)22+(6M5)24+(6M5)22n2(6M1)22n113=4M1+(6M1)2+(6M1)23+(6M1)22n3B、()设an=(6M5)22n13,当n1时,则有an=4an1+1=(8M7)4n1+4n2+40()设an=(6M1)22n113,当n1时,则有an=4an1+1=(4M1)4n1+4n2+406、根据以上论证,可以得出这样的结论:(1)“4,2,1。”前的奇数Nk可以表示为:8M7或8M7+(6M5)22+(6M5)24+(6M5)22n2或4M1或4M1+(6M1)2+(6M1)23+(6M1)22n3。即Nk=8M7,8M7+(6M5)22+(6M5
8、)24+(6M5)22n2,4M1,4M1+(6M1)2+(6M1)23+(6M1)22n3,但M还不能确定为全体正整数。(2)“4,2,1。”前的奇数Nk是从1和5开始,1按照(6h5)22n13=8h7,8h7+(6h5)22+(6h5)24+(6h5)22n2 (h=1,2,3,)的公式得到1,1+22+24+22n2,5按照(6h1)22n113=4h1,4h1+(6h1)2+(6h1)23+(6h1)22n3的公式得到3,3+52+523+522n3;1,1+22+24+22n2,3,3+52+523+522n3 包含于6h5,6h1的数分别按照(6h5)22n13=8h7,8h7+
9、(6h5)22+(6h5)24+(6h5)22n2,(6h1)22n113=4h1,4h1+(6h1)2+(6h1)23+(6h1)22n3的公式得到相应的数如此循环递推得到的。1和5,见奇数乘以3加上1,见偶数除以2,得到4,2,1。那么,Nk见奇数乘以3加上1,见偶数除以2,最后一定得到4,2,1。(3)1,5,21,85, 出现6a15,6b11,6c13;6d15的规律, 3,13,53,213, 出现6a23,6b25,6c21;6d23的规律 , 17,69,277,1109, 11,45,181,725, 出现6a31,6b33,6c35;6d31的规律。二、(1,1+22+24
10、+22k2)3+122n=1(3,3+52+523+522n3)3+1 22n1=5(17,17+1322+1324+1322n2)3+1 22n=13(11,11+172+1723+1722n3)3+1 22n1=178M7,8M7+(6M5)22+(6M5)24+(6M5)22n23+122n=6M54M1,4M1+(6M1)2+(6M1)23+(6M1)22n33+122n1=6M1要证明考拉兹猜想,必须证明当M为全体正整数时,Nk满足以下条件:(1) Nk=6a15,6b11,6c13;6d15,6e11,6f13; 或=6a23,6b25,6c21;6d23,6e25,6f21; 或
11、=6a31,6b33,6c35;6d31,6e33,6f35;(2)Nk包含自然数的全体奇数,且没有重复的数。(3)当Nk1时,Nk见奇数乘以3加上1,见偶数除以2,一定存在小于Nk的数。1、证明:当M为全体正整数时,Nk=6a15,6b11,6c13;6d15,6e11,6f13; 或=6a23,6b25,6c21;6d23,6e25,6f21; 或=6a31,6b33,6c35;6d31,6e33,6f35;证明 要证明所求,只需证:A、8M7,8M7+(6M5)22+(6M5)22n2=6xn5,6yn1,6zn3。B、4M1,4M1+(6M1)2+(6M1)22n3=6Xn5,6Yn1
12、,6Zn3。首先证明:B、4M1,4M1+(6M1)2+(6M1)22n3=6Xn5,6Yn1,6Zn3。(1)当n=1时,设M=3m1,则4M1=62m5=6X15设M=3m,则4M1=62m1=6Y11设M=3m2,则4M1=6(2m1)3=6Z13(2)当n=2时,设M=3m2,则(4M1)41+40=6(8m5)5=6X25设M=3m1,则(4M1)41+40=6(8m3)1=6Y21设M=3m,则(4M1)41+40=68m3=6Z23(3)当n=3时,设M=3m,则(4M1)42+41+40=6(32m1)5=6X35设M=3m2,则(4M1)42+41+40=6(32m23)1=
13、6Y31设M=3m1,则(4M1)42+41+40=6(32m12)3=6Z33(4)猜想:a、当n=3n12,M=3m1,3m,3m2时,4M1,4M1+(6M1)2+(6M1)22n3=6Xn5,6Yn1,6Zn3。b、当n=3n11,M=3m2,3m1,3m时,4M1+(6M1)2+(6M1)22n3=6Xn5,6Yn1,6Zn3。c、当n=3n1,M=3m,3m2,3m1时,4M1+(6M1)2+(6M1)22n3=6Xn5,6Yn1,6Zn3。证明猜想a:()当n=312=1,M=3m1,3m,3m2时,4M1=6X15,6Y11,6Z13。当n=3n121时,4M1+(6M1)2+
14、(6M1)22n3=(4M1)4n1+4n2+40当n=322=4,M=3m1,3m,3m2时,(4M1)43+42+41+40=256M43256M43=256(3m1)43=6(128m49)5=6X45256M43=2563m43=6(128m7)1=6Y41256M43=256(3m2)43=6(128m93)3=6Z43()假设n=3k2,M=3m1,3m,3m2时,(4M1)43k21+43k22+40=6X3k25,6Y3k21,6Z3k23成立。即43k2M43k3+43k4+43k5+40=6X3k25,6Y3k21,6Z3k23。当n=3(k+1)2,M=3m1,3m,3m
15、2时,43(k+1)2M43(k+1)3+43(k+1)4+43(k+1)5+40=4343k2M443k3+43k1+43k2+43k3+43k4+43k5+40=6(42M7)43k2+43k2M43k3+43k4+43k5+40=6X3(k+1)25,6Y3(k+1)21,6Z3(k+1)23。综合()()所证:猜想a成立。同理可证:猜想b和猜想c都成立。可以确定:4M1,4M1+(6M1)2+(6M1)22n3=6Xn5,6Yn1,6Zn3。同理:8M7,8M7+(6M5)22+(6M5)22n2=6xn5,6yn1,6zn3。所以,命题得到证明。2、证明:当M为全体正整数时,Nk包含
16、自然数的全体奇数。证明 an=8M7,8M7+(6M5)22+(6M5)22n2,an=4M1,4M1+(6M1)2+(6M1)22n3。当n1时,an=4an1+1。a1=8M7,不妨设a1=8h7。a1=4M1,不妨设a1=8h1,8h5。显然a18h3。设a1=2b01,a2=2b11,a3=2b21,则b0=4h,4h2,4h3,b04h1。a2=4a1+1=8b03a3=4a2+1=8(4b01)3=8b13a4=4a3+1=84(4b01)13=8(4b11)3=8b23a5=4a4+1=844(4b01)113=8(4b21)3=8b33猜想且容易证明:当n2时,an=8(4bn
17、31)3=8bn23要证明Nk包含自然数的全体奇数,则需证明:a1a2a3a4=自然数的全体奇数因为a1=8h7,8h1,8h5。只需证a2a3a4=8h3a1=8h1,8h5,8h7。则a2=4a1+1=4(8h1)+1=84h3a2=4a1+1=4(8h5)+1=8(4h2)3a2=4a1+1=4(8h7)+1=8(4h3)3但a28(4h1)3研究当n2时,an=8(4bn31)3=8bn23的情形(b04h1):b0=1,2,(3), 4, 5, 6,(7),8, 9,10,(11),12,13,14,(15),显然,b0是一个自然数数列,但数列的第4m1项没有确定。只要确定第4m1项
18、,就可以确定a3a4=8(4h1)3。第1项:d1=1,第3项:d3=411=3第2项:d2=2,第7项:d7=421=7第3项:d3=3,第11项:d11=431=11猜想:第4m1项:d4m1=4dm1证明()当m=1时,d3=4d11=411=3()假设m=k时,d4k1=4dk1成立。当m=k+1时,d4(k+1)1=d4k1+4=d4k1+4=4dk1+4=4(dk+1)1=4dk+11综合()()所证:d4m1=4dm1成立。于是,b0的第4m1项按照d4m1=4dm1的规律确定,与a3=4a2+1=8(4b01)3=8b13a4=4a3+1=8(4b11)3=8b23a5=4a4
19、+1=8(4b21)3=8b33当n2时,an=8(4bn31)3=8bn23完全吻合。于是,a3a4=8(4h1)3a2a3a4=84h3, 8(4h1)3, 8(4h2)3, 8(4h3)3a1a2a3a4=自然数的全体奇数所以,当M为全体正整数时,Nk包含自然数的全体奇数,显然没有重复的数。即Nk=8M7,8M7+(6M5)22+(6M5)22n2,8M1,8M1+(12M1)2+(12M1)22n3,8M5,8M5+(12M7)2+(12M7)22n3包含8M7,8M5,8M1,84M3,8(4M1)3,8(4M2)3,8(4M3)3。3、证明:当M为全体正整数、Nk1时,Nk见奇数乘
20、以3加上1,见偶数除以2,一定存在小于Nk的数。证明(1)当n=1、M=1时,(6M5)22n13=8M7=6M5=1当n=1、M1时,(6M5)22n13=8M76M5当n1时,(6M5)22n13=8M7+(6M5)22+(6M5)22n26M5当n=1时,(12M1)22n113=8M112M1 (12M7)22n113=8M512M7当n1时,(12M1)22n113=8M1+(12M1)2+(12M1)22n312M1 (12M7)22n113=8M5,8M5+(12M7)2+(12M7)22n312M7于是,当Nk1、Nk=8M7,8M7+(6M5)22+(6M5)22n2,8M1
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