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Up Topic Hauptforen / CSS-Forum / Eine Konvex-Variante des Collatz-Problems
- - By Ingo Althöfer Date 2025-07-19 07:33
Bilde zu n die beiden Zahlen 3n-1 und 3n+1 und
halbiere jeweils runter. Seien k1 und k2 die beiden
Ergebnisse.

k1 und k2 sind beide ungerade. Also ist m=k1+k2 gerade.
Halbiere m runter. Das Ergebnis ist das neue n.


Beispiele:

n=1 führt zu
3*1 - 1 = 2 -> 1
3*1 + 1 = 4 -> 1
1+1 = 2 -> 1
Also ist 1 ein Fixpunkt

n=3 führt zu
3*3 - 1 = 8 -> 1
3*3 + 1 = 10 -> 5
1+5 = 6 -> 3
Also ist auch 3 ein Fixpunkt.

************************************

n=31 führt zu
3*31 - 1 = 92 -> 23
3*31 + 1 = 94 -> 47
23+47 = 70 -> 35

n=35 führt zu
3*35 - 1 = 104 -> 13
3*35 + 1 = 106 -> 53
13+53 = 66 -> 33

n=33 führt zu
3*33 - 1 = 98 -> 49
3*33 +1 = 100 -> 25
49+25 = 74 -> 37

n=37 führt zu
3*37 - 1 = 110 -> 55
3*37 +1 = 112 -> 7
55+7 = 62 -> 31

Also gibt es den Vierer-Zyklus
31 -> 35 -> 33 -> 37 -> 31


*************************************

Vermutung: Es gibt insgesamt nur endlich viele Zyklen.
Jeder ungerade Startwert n läuft in einen dieser Zyklen.


Frage: Gibt es weitere Zyklen ausser denen
mit 1 oder 3 oder 31?

************************************

Dieses Modell ist glatter als 3n-1 allein oder
3n+1 allein, weil einer der Werte etwa zu 3n/2,
führt, der andere etwa zu 3n/4.
3n/2 + 3n/4 = 9n/4.

Man kann m mindestens einmal durch 2 teilen,
also ist das Ergebnis höchstens in etwa 9n/8.
(Es gibt also keine grossen Aufwärtssprünge mehr
von n zu etwa 3n/2.)

Viele Grüße, Ingo.
Parent - - By Wolfram Bernhardt Date 2025-07-28 12:02
Hallo Ingo!

Hab's durchrechnen lassen. Im Raum bis 2.147.483.647 gibt es nur diese 3 Zyklen.

Viele Grüße
     Wolfram
Parent - - By Lothar Jung Date 2025-07-28 13:13
Wofür ist das von Bedeutung?
Parent - By Ingo Althöfer Date 2025-07-28 13:56
Lothar Jung schrieb:
Wofür ist das von Bedeutung?


Das Fernziel ist ein Beweis der Collatz-Vermutung im
3n+1-Problem. Das Verstehen vieler Varianten erhöht
die Chance, auch das eigentliche Problem zu lösen.
Ich sehe mich (und uns) auf einem guten Weg.

Inzwischen hat sich auch ChatGPT dabei zu einem guten
Helfer auf Bachelor (Mathe)-Niveau entwickelt.

Viele Grüße, Ingo Althöfer.
Parent - - By Ingo Althöfer Date 2025-07-28 13:53 Edited 2025-07-28 13:57
Hallo Wolfram,

Wolfram Bernhardt schrieb:
Hab's durchrechnen lassen. Im Raum
bis 2.147.483.647 gibt es nur diese 3 Zyklen.

Dankeschön!

Thomas Zipproth hatte auch schon etliches berechnet. Seine Ergebnisse
stimmen mit Deinen überein. Thomas hat sich auch die "schwierigere"
Variante mit 5n+1 und 5n-1 in der ersten Stufe angeschaut. Da gibt es
auch nur wenige Zyklen und alles scheint da hinein zu laufen.

Viele Grüße, Ingo.
Parent - - By Guenter Stertenbrink Date 2025-07-29 09:02
was ist denn statistisch erwartet ?
Ich nehme doch an, dass wir mit diesen Collatz-aehnlichen Prozessen in
zufaellige Zahlen hineinlaufen, an denen bisher keine nennenswerten
Besonderheiten gefunden wurden.
Parent - By Ingo Althöfer Date 2025-07-30 09:12
Hallo Günter,

Guenter Stertenbrink schrieb:
was ist denn statistisch erwartet ?


dass es endlich viele Zykel gibt, und jeder ungerade
Startwert in einem davon läuft (mit Konvergenz der
Häufigkeiten), wenn der Startwert größer und größer wird.

Viele Grüße, Ingo.
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