(続)コラッツ予想解明への新解析手法の紹介4ー問題の意味が小学生でもわかる高額懸賞金数学歴史的未解決問題
「コラッツ予想解明への新解析手法の紹介」は「第1章 新手法の紹介の前に」からご覧ください。
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「(続)コラッツ予想解明への新解析手法の紹介」では第C1章からご覧ください。
第C1章には(続)新解析手法の各C・章へのリンクが貼ってあります。
第C3章 3S+1変換と3S-1変換のCSプロットの比較
C3.3 3S+1変換と3S-1変換のCSプロットの比較
C3.2の最後で、「3S-1変換のCSプロット点も、3S+1変換のCSプロット点も一見すると類似したプロット点のように見えますが、決定的な違いがあります。この違いが3S+1変換ではループは存在せず(少なくとも$${2^{68}}$$以下の奇数に対しては、ループは存在していない)、3Sー1変換ではループは存在する(正確には存在してもよい)決定的な要因となります。」と述べました。以下、その違いについて説明していきます。
図C3-8は 初期値27(3S+1変換)のCSプロットグラフ(左)と初期値153(3S-1変換)のCSプロットグラフ(右)です。
決定的な違いとは、「3S+1変換ではCSプロット点はCS直線より、”必ず上に、近くに”存在しているのに対して、3Sー1変換ではCSプロット点はCS直線より、”必ず下に、近くに”存在している。」ということです。ただし、3S+1変換および3S-1変換で1に到達する初期値では、最終点はX軸上にあり、これは除きます。
上図(右)のx=0近辺のCSプロット点がCS直線より上に存在しているように見えますが、表示精度誤差です。部分拡大図を図C3-9(右)に示しておきます。
初期値153(3S-1変換)は61に到達した後は、7周期となりました。$${61 \to 91\ \to 17 \to 25 \to 37 \to 55 \to 41 \to 61}$$
7周期(周期数=CSプロット点の数)のクモの巣グラフも図C3-10に示しておきます。図内右端の〇が$${(c(61), c(91))}$$です。
「3S+1変換ではCSプロット点は最終点を除き、CS直線より、必ず上に、近くに存在している」は新手法セクション2.3で証明しました。全く同様の方法で、「3Sー1変換ではCSプロット点は、最終点を除きCS直線より、必ず下に、近くに存在している。」ことは証明できます。
有料記事2.3とほぼ同一内容で、証明にはC値やS値の式も使用しているため、セクションC3.4として有料記事とさせていただきました。セクション2.3を理解している読者であれば、セクションC3.4は証明できるはずです。
読者から以下のような声が聞こえてきそうです。
「3Sー1変換ではCSプロット点は、最終点を除きCS直線より、必ず下に、近くに存在している。」ことは、そういうものとして受け止めることにします。確かに3S+1変換のCSプロット点とは、CS直線を境に上下に位置していますから、特性は異なります。だからといって、何故このことが3S+1変換ではループは存在せず、3Sー1変換ではループは存在する(正確には存在してもよい)決定的な要因となり得るのでしょうか。「3倍して1を足す、と3倍して1を引く」を単に言い換えただけに過ぎないのでは。
この時点では確かにその通りです。第C4章以降で更に説明を進めていきます。
新手法第1章から第8章および(続)新手法第C3章(後半)
までの変数・定義語・関数
$${N}$$、$${No}$$、総ステップ数、ステップ番号、
CS振動、C変換、CSプロット、CS直線式、3C+1変換、
3S+1変換、S変換、(一般)コラッツ空間、CS空間、tツリー、
ローレンツプロット、周期軌道、周期点、不動点、究極的な周期点、クモの巣図法、CS交互変換プロット、不動点$${\left(\cfrac{1}{3},0\right)}$$、
CS写像、最終点、最終到達点、3Cー1変換、3Sー1変換
距離$${D}$$、$${c(N)}$$、
$${6t+5}$$型、$${6t+1}$$型、$${4t+3}$$型、$${8t+1}$$型、など
$${z_{s}}$$、$${f_{c}(x)}$$、$${f_{s}(x)}$$、$${Nc}$$、$${Ns}$$、$${Nv}$$、$${Nw}$$、$${m_{o}}$$、$${m_{c}}$$、$${m_{s}}$$、$${t_{c}}$$、$${t_{s}}$$、$${t}$$、$${Mo}$$、$${cs(mo)}$$、$${s(Mo)}$$、$${f}$$、$${g}$$
C3.4 3S-1変換におけるCSプロット点とCS直線式の関係
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