在50年代早期,史威茲(Bryan Thwaites)擔任教師時,要學生計算一組序列,其規(guī)則為:當某數(shù)是偶數(shù)時,將該數(shù)除以2;若是奇數(shù),則先乘3再加1。
舉個例子,如果給定的起始數(shù)字是7,則其后的幾個數(shù)推導如下:
7奇數(shù)→7×3+1=22
22偶數(shù)→22÷2=11
11奇數(shù)→11×3+1=34
34偶數(shù)→34÷2=17
17奇數(shù)→17×3+1=52
52偶數(shù)→52÷2=26
26偶數(shù)→26÷2=13依此類推。
顯然如遇到奇數(shù),下一個數(shù)字將會是一個較大的數(shù),且為偶數(shù),所以在再下一步上必定會被減半。
根據(jù)當時學生們的探討及史威茲本人的研究,他相信該序列最后必定會出現(xiàn)1這個數(shù)字,然后又按照4→2→1→4→2→1→4→2→1……的順序一直重復,故可將1視為該序列的終點。全世界有很多的數(shù)學家試圖證明這項猜測,或者找出不同的終點,但至今尚無人成功。
現(xiàn)在請先將上面的序列完成,使該序列到達終點1,然后再自定一個不同的起始數(shù)字重復此項步驟。
解答與分析
對于一任意給定的起始數(shù)字,目前已證明無法直接求得該序列的長度,例如起始數(shù)字為 27時,需要 111個步驟才會到 1,又有誰能猜得到呢?
然而,像2n收斂到1需要n個步驟,這是顯而易見的,因為32→16→8→4→2→1。
本題的整個計算過程可以應用電腦來處理,并且可和其他類似的程序做個比較。例如當N為奇數(shù)時,取其下一個數(shù)字為3N+ 5或 5N- 13等。