コラッツ予想がとけたらいいな

**１３２人目の素数さん** · 2012/10/14(日) 10:32:39.71

525 名前：１３２人目の素数さん[sage] 投稿日：2012/09/03(月) 18:24:27.22
http://d.hatena.ne.jp/righ1113/
コラッツ予想について、証明を考えてみました。
ご指摘ご意見ご感想など、ぜひよろしくお願いします。

**righ1113** ◆OPKWA8uhcY · 2016/10/18(火) 00:58:26.28

今までのレスはなかったことにして、まっさらな気持ちでご覧ください。

・前準備1
例えばx_sが7,11,17,13,5,17,13,5……とループするなら、先頭2項は外して、
さらに最小値をx_0とおいて、5,17,13,5,17,13……にします。
例ではx_3=x_0になります。

・前準備2
x_0~x_s-1がループ1周期として（x_0=x_s）、コラッツパターンX_sと左端を伸ばすパターンY_sのビット長は
[logY_s] = [log(x_0*(3/2)^s)]
[logX_s] = [log(x_0*(3/2)^s)+log(1+1/3x_0)…(1+1/3x_s-1)]
です。このときの[logY_s]と[logX_s]のずれがあってもなくても、周期を重ねるごとに[logX_s]と[logY_s]の差は
2log(1+1/3x_0)…(1+1/3x_s-1)、3log(1+1/3x_0)…(1+1/3x_s-1)、……と増大するので、
ずれも際限なく増大していきます。

**righ1113** ◆OPKWA8uhcY · 2016/10/18(火) 01:00:14.91

x_s=x_0でループするとすると、
x_s=x_0*3^s/2^t*(1+1/3x_0)…(1+1/3x_s-1)　　　なので
1<(1+1/3x_0)…(1+1/3x_s-1)=2^t/3^s
3^s < 2^t　　　です。
ここから
2^t > 3^s
tlog2 > slog3
t/s > log3 = log(3/2)+log2
(t-s)/s > log(3/2)
です。

**righ1113** ◆OPKWA8uhcY · 2016/10/18(火) 01:06:55.59

ここで図を使います。
(t-s)/sはコラッツパターンの左端傾きで、log(3/2)は左端を伸ばすパターンの右端傾きです。

https://drive.google.com/file/d/0B_FTpAj7C52FUVFicGpUUnlWSzQ/view?usp=sharing

(t-s)/sとlog(3/2)の交点をs'とおくと、
0=logx_0+s'log(3/2)-(t-s)/s*s'　　　より
[s']=[logx_0/(t/s-log3)] < 3x_0　　　……(1)
です。

左端を伸ばすパターンの
大域的傾きは、左端を伸ばすパターンの式Y_s=x_0*(3/2)^sに対して　
2の対数目盛をとってlogY_s=logx_0+slog(3/2)となるので、log(3/2)です。　
局所的傾きは、初期値x_0のsステップ目で　
([logx_0+slog(3/2)]-[logx_0]+1)/(s+1)　
になります。

**righ1113** ◆OPKWA8uhcY · 2016/10/18(火) 01:10:35.44

局所的傾きが大域的傾きより大きいとすると、
[logx_0+slog(3/2)]-[logx_0]+1 > (s+1)log(3/2)　　　で、
左辺が最大になるのは
[logx_0]+[slog(3/2)]-[logx_0]+1 > (s+1)log(3/2)
[slog(3/2)]+1 > (s+1)log(3/2)　　　……(2)
です。
例えばslog(3/2)=1.9とすると
(2)は　　　3 > 2.485　　　となります。
slog(3/2)=1.1とすると
(2)は　　　3 > 1.685　　　となります。
よって最大2の差が生まれます。
従ってlogx_0を5bit以上にとれば、
ずれは3以上になります。

**righ1113** ◆OPKWA8uhcY · 2016/10/18(火) 01:14:46.20

[s']のところを考えます。
X_[s']を3ビット(以上)下位へシフトしてずれを消します。これをXX_[s']とおきます。
XX_[s']=x_0*(3/2)^[s']*(1+1/3x_0)…(1+1/3x_[s']-1)/k　　　とします。

[logXX_[s']] - [logY_[s']] = 0　　　から始めて
[log(x_0*(3/2)^[s'])+log(1+1/3x_0)…(1+1/3x_[s']-1)/k] - [log(x_0*(3/2)^[s'])] = 0
切り上げを外して
-1 < log(1+1/3x_0)…(1+1/3x_[s']-1)/k < 1
logを外して
1/2 < (1+1/3x_0)…(1+1/3x_[s']-1)/k < 2

ここで、
x_0からx_s-1のうちで最小はx_0かつ、(1)より
(1+1/3x_0)…(1+1/3x_[s']-1) < ((1+1/3x_0)^3x_0)^([s']/3x_0) < (1+1/3x_0)^3x_0 < e
なので、
(1+1/3x_0)…(1+1/3x_[s']-1)/k < e/8 ≒ 0.339
となって1/2を下回って矛盾します。

よって、4-2-1ループを除いて、ループする数はない
と言えるのではないかと思うのですが、どうでしょうか。

**righ1113** ◆OPKWA8uhcY · 2016/10/18(火) 04:08:57.55

>>623を差し替えます。

局所的傾きが大域的傾きより大きいとすると、
[logx_0+slog(3/2)]-[logx_0]+1 > (s+1)log(3/2)　　　で、
天井関数の定義から
logx_0+slog(3/2)+1 -logx_0-1 +1 > [logx_0+slog(3/2)]-[logx_0]+1 > (s+1)log(3/2)
slog(3/2)+1 > (s+1)log(3/2)
1 > log(3/2)
となって、最大で約0.415大きい事になります。
従ってlogx_0を4bit以上にとれば、
ずれは3以上になります。