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Collatz Algorithmus?

Frage: Collatz Algorithmus?
(9 Antworten)


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Ich habe versucht, mir Gedanken zum Collatz-Algorithmus zu machen.
Und wollte nun fragen, ob meine Ideen gut bzw.
meine Hoffnung auf einen Beweis real oder doch dem Traum zugehören. Mehr als verlieren kann ich ja nicht.;)
Ich habe zuerst die Zahlen im Dualsystem dargstetllt. So fällt das Halbieren ja schonmal wesentlich einfacher. Nun habe ich mir überlegt, dass die Ziffern, die ganz weit links stehen ja egal dafür sind, ob man die Zahl teilen kann.
Also wollte ich überprüfen, ob eine Zahl ...1111 bis ...0001 zu einer Lösung kommt, die die Zahl kleiner macht.

1111 (*3) [Auch hoffe ich, keine Rechenfehler gemacht zu haben^^}
101110 [+2](:2) [So schreibe ich die Anzahl der Ziffern die es mehr oder weniger geworden sind dabei gehe ich zuerst davon aus, dass sich die Anzahl der Ziffern beim *3 nehmen immer um 2 erhöht, obwohl es das ja nicht ist]
10111 [+1](*3)
1000110 [+3] (:2)
100011 [+2] (*3)
1101010 [+4] (:2)
110101 [+3] (*3)
10100000[+5] :(32)
101 [+-0] (*3)
10000 [+2] (:16)
1 [-2]

So habe ich das mit
1110 gemacht und kam auf [-1]

1101: [-3]
1100: [-1]
1011: [-2]
1010: [-1]
1001: [-1]
1000: wie 0001
111 wie 1110 ich habe da auch so gestartet, dass man zuerst *3 rechnen musste also für 1100 11.
110 wie 1100 101 wie 1010 100 wie 1000 11 wie 1100 und
10 1000
bei 0001
hatte ich [+-0]
aber da ich ja da :4 und *3+1 immer wieder rechne, muss es ja auch weniger werden.
Nun frage ich mich ist das so eine Art Beweis oder wenigstens ein Ansatz?
Frage von Mathe3 | am 04.08.2013 - 21:08


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Antwort von matata | 04.08.2013 - 21:22
Nach der Literatur ist das ein Mathematik-Problem, das seit 1937 ungelöst auf dem Tisch der Mathematiker liegt. Es gibt viele Versuche und Überlegungen, wenn man das Netz konsultiert. Aber ob dein Versuch ein Steinchen zur Lösung ist, das können dir nur Vollblut-Mathematiker sagen. Es gibt Foren, die sich nur mit diesem Gollatz-Algorythmus beschäftigen. Am besten schreibst du deine Idee einmal dort auf. Irgendein Angefressener wird dir sicher Antwort geben....


http://de.wikipedia.org/wiki/Collatz-Problem

http://www.primini.de/collatz-basis.html

http://www-lehre.inf.uos.de/~ainf/2007/mails/msg00018.html

http://matheplanet.com/default3.html?call=viewtopic.php?topic=41266&ref=http%3A%2F%2Fwww.google.ch%2Furl%3Fsa%3Dt%26rct%3Dj%26q%3Dcollatz%2520algorithmus%26source%3Dweb%26cd%3D12%26ved%3D0CC4QFjABOAo

http://www.cosmiq.de/qa/show/3247135/Ist-das-Collatz-Problem-mittlerweile-endlich-geloest/
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Antwort von Mathe3 | 04.08.2013 - 21:29
Das habe ich auch gelesen mit wikipedia ich hoffe ja, dass mir shizzle oder v_love eine Antwort geben und vermutlich ist mein Steinchen sowieso falsch.;) Ja. Danke schonmal wenn ich keine Antwort bekomme, frage ich da mal nach.:) Aja und möchte eigentlich nicht in so vielen Foren einen Account haben.^^


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Antwort von shiZZle | 05.08.2013 - 12:09
Leider sehe ich keinen Beweis. Du musst es schaffen, dass die Behauptung für alle natürlichen Zahlen erfüllt ist. Dein Beweis scheint eher ein Beispiel für eine endliche Menge von Zahlen zu sein.


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Antwort von Mathe3 | 05.08.2013 - 14:58
Achso ich dachte ich habe versucht zu zeigen, dass Zahlen, die im Dualsystem auf 1111 bis 0001 enden kleiner werden also die ganze Zahl ...1111 bis hin zu ...0001 sein kann und das dann zu einer weiteren Zahl ...(1111-0001) werden würde, die weniger Ziffern als die vorherige hat.:(?


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Antwort von shiZZle | 05.08.2013 - 17:46
Aber das ist ja nicht einmal die Behauptung. Du kannst ja mal versuchen deinen `Beweis` auf die Behauptung zu proizieren. Diese lautet nämlich so:

Sei n>0 eine bel. natürliche Zahl. Man konstruiere sich eine Zahlenfolge nach dem vorgebenen Algo:

x_0 = n und i = 0
a) x_(i+1) = n/2 falls n gerade
b) x_(i+1) = 3n +1 falls n ungerade

i = i+1

Dann ist die Behauptung: Die so konstruierte Zahlenfolge mündet in den Zyklus 4, 2, 1.


Diese Behauptung gilt es zu beweisen. Als Beispiel: n = 5 . Die zahlenfolge ist also:

5, 16, 8, 4, 2, 1, 4, 2, 1, 4, 2, 1....


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Antwort von Mathe3 | 05.08.2013 - 17:58
Also habe ich nicht jetzt gesagt eine beliebe Zahl endet im Dualsystem mit den Zahlenkombinationen 1111-0001 also eine Zahl zum Beispiel
11101111 würde nach der oben genannten Schrittfolge zu einer höchstens 6-stelligen Zahl werden, die mit 1 endet und diese hätte wieder ein Ende abcd im Dualsystem, dass wieder je nachdem wie die Endung ist nach einigen Schritten mindestens 1-3. Ziffern kleiner ist? Ich weiß nicht ich wollte versuchen auszudrücken, dass die Zahl mit 4 Ziffern endet und ja nur die letzte Ziffer Einfluss darauf hat, ob es durch 2 teilbar ist und nur die ersten Ziffern bestimmen, um wie viele Ziffern die Zahl mit *3 länger wird. Und dann habe ich gedacht ich nenne alle 4 stelligen Enden und tuhe so als würde die Zahl bei jedem *3+1 um 2 Ziffern länger werden und bei :2 um halt die Ziffern kürzer, die sich bei der 4-ziffrigen-Endung ergeben. Bei +-0 Ziffern bei der Endung wollte ich mich nun darauf berufen, dass *3+1 und :2 :2 insgesamt kleiner wird. Und sobald die rechten 4 Ziffern, die ich betrachtet habe ja zu 1 wurden und die Zahl insgesamt weniger Ziffern hat. Wieder die 4 rechten Ziffern betrachten.


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Antwort von shiZZle | 05.08.2013 - 18:05
Deine Beweisschritte sind sehr verwirrend. Also erstmal darfst du hier keine Behauptungen einbringen, die du nicht bewiesen hast:

"11101111 würde nach der oben genannten Schrittfolge zu einer höchstens 6-stelligen Zahl werden, die mit 1 endet und diese hätte wieder ein Ende abcd im Dualsystem"

Also ich verstehe deine Beweisidee, aber die wird hier nicht zu Erfolg bringen, wenn du das nicht schaffst formal zu schreiben und jede noch so kleine Behauptung beweist: "und tuhe so als würde die Zahl bei jedem *3+1 um 2 Ziffern länger werden"

Wieso darfst du das? Wenn du Einschränkungen machst, musst du erläutern, wieso du das darfst und dies musst du auch beweisen.
Du kannst gerne mal versuchen das wirklich sauber aufzuschreiben, aber ich werde dir jetzt schon sagen können, dass es nicht erfolgreich sein wird. Denn du verwendest schon in deiner Voraussetzung keine beliebige Zahl n, sondern eine feste Zahlenkombination und schränkst somit schon mögliche Lösungen ein.


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Antwort von Mathe3 | 05.08.2013 - 18:12
Hmm. Danke schade das mit *3+1 maximal um zwei Ziffern größer, weil im Dualsystem um zwei Ziffern größer *4 ist und es wird mindestens um eine Ziffer größer. Aber ich habe zuerst mit dem für mich schlechteren Fall gerechnet und ...abcd sollen für mich irgendwelche Zahlen halt 1 oder 0 sein, da ich von da aus ja wieder zu einer nächsten Zahl komme, die ...efgh ist, (wieder 1 oder 0) aber weniger Ziffern als ...abcd hat. Aber wenn das wohl nicht zum Ziel führt bedanke ich mich.


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Antwort von Mathe3 | 06.08.2013 - 16:41
Naja ich versuche es nochmal formeller. Sonst habe ich halt nur formales Aufschreiben geübt.;)

I Ich schreibe die Anzahl der Ziffern in [].
a Die Anzahl der Ziffern einer Zahl ist [n] n eN
II Ich schreibe die Zahlen im Dualsystem

a Wenn ich mit 2 dividiere wird die Zifferanzahl nach log[2](0,5) um 1 geringer
b Wenn ich mit 3 multipliziere wir die Ziffernzahl nach log[2](3) um ca. 1,58 mehr.
Das heißt die Ziffernzahl wird um 1 oder 2 mehr.

III Der schlechtere Fall wäre für mich, wenn die Zahl um 2 mehr wird, wenn ich sie mit 3 multipliziere, da ich als Ziel habe, dass sie in dem Rythmus 3stellig-2stellig-1stellig-3stellig... endet.

IIII Nun meine zentrale Behauptung (oder Hoffnung), ich kann die Zahl auch in [n-4][4] darstellen und nur die letzten 4 Ziffern betrachten, wenn ich annehme, dass bei einer Multiplikation der für mich schlechteste Fall von einer Ziffernerhöhung von 2 ist.
Wenn ich also [n-4][4] habe, gibt es für die Endziffern die Kombinationen 1111-0001.
Dabei betrachte ich 1110 als 0111, da ich schon mit 2 vor der Betrachtung der Ziffern dividiere.
1111;1110=0111;1101;1100=0011;1011;1010=0101;1001;1000=0001;0111;0110=0011;0101;0100=0001;0011;0010=0001

Wenn ich mich nicht vertan habe, kam bei allen Fällen außer 0001=0010=0100=1000 eine Ziffernsenkung raus, obwohl ich davon ausgegangen bin, dass bei jedem Multiplizieren mit 3 die Ziffernzahl um 2 größer geworden ist. Die Ziffernzahl steigt beim Multiplizieren mit 3 ja sogar noch weniger an.

Bei dem letzten Fall [n][4] mit
[n]0001 kam nach dem Rythmus:
[n]0001 *3+1
[n+2]0100 :4
[n]0001 *3+1
[n+2]0100 :4
[n]0001 *3+1 Nun spätestens steigt die Ziffernzahl nur um 1, da beim Multiplizeren mit 3 die Ziffernzahl um ca. 1,58 steigt.
also
[n+1]0100 :4
[n-1]0001 und so weiter
sollte ein anderer Fall sein:
[n]1111 oder so geht es ja sogar noch einfacher.

Ist das nun mehr in Richtung Beweis?

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