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2023年10月14日

コラッツ予想(その2)

 さて、コラッツ予想がどんなものなのかと言いますと、wikipedia の文章をまるまる引用いたしますと、次のような数字の性質のことを指します。
任意の正の整数 n に対して、以下で定められる操作について考える。

n が偶数の場合、n を 2 で割る
n が奇数の場合、n に 3 をかけて 1 を足す


このとき、「どんな初期値から始めても、有限回の操作のうちに必ず 1 に到達する(そして 1→4→2→1 というループに入る)という主張が、コラッツの予想である。

 ほんとは、もっと細かい数式とかも存在するようなのですが、初心者が扱うにあたっては、これだけの内容で十分です。簡単な例題をやってみましょう。

 もっとも小さな分かりやすい数字で、「3」を上記の数式に当てはめてみます。
 3は奇数ですから、この数式ですと「3×3+1」となり「10」という答えが導き出されます。
 この10を、さらに、この数式にかけます。10は偶数ですから、2で割って、「5」に変わります。
 今度は、この奇数の5を数式に当てはめて、「5×3+1」「16」に。
 偶数の16を2で割って「8」に。さらに、この偶数の8も2で割る「4」に。この4を2で割り「2」になったところを、もう一度、2で割る「1」になってしまいます。

 つまり、これが、この数式の性質です。同じように、どんな数字(正の整数に限る)を、この数式で計算してみても、最後は「1」になると言うのが、コラッツ予想なのです。

 いかがでしょうか。
 シロウトの目で見たら、そんな難しい数式の理論ではなく、当たり前の話のようにも感じられませんか。しかし、いざ、この数式の正しさを証明しようとすると、偉大な数学の博士たちでも歯が立たず、莫大な大きな数字の立証に関しては、コンピューターで計算させるしかないと言うシロモノらしいのであります。

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