Poging het vermoeden van Collatz te bewijzen

Post hier al je algemene vragen over wiskunde in het voortgezetonderwijs /1ste graad ASO-TSO-BSO.
Mastrem
Vergevorderde
Vergevorderde
Berichten: 191
Lid geworden op: 13 jul 2015, 14:50

Re: waar moeten de bewijzen?

Bericht door Mastrem » 14 jul 2015, 16:49

Mijn redenatie zou analoog zijn aan die van jou als s(n) = het aantal stappen dat nodig is om n op te lossen.

Het is makkelijk te zien waarom. De vergelijking s(n) <= m en zelfs de vergelijking s(n) = m, heeft oneindig veel mogelijkheden voor n per m (o.a. elk getal van de vorm 2^a(2^m-1) voor elk natuurlijk getal a). t(m) is dus altijd oneindig (behalve bij m = 0).

als s(n) het aantal stappen nodig om n op te lossen zou zijn, zou t(m) = g(m). Het zou ook betekenen dat t(m) groeit naarmate m groeit en het feit dat t(m) = 2^m zou ons precies vertellen hoe snel t(m) groeit. Als t(m) niet zo snel groeit, was de conclusie dat t(m) = 2^m niet waar en dus was de aanname die geleid heeft naar de conclusie t(m) = 2^m ook niet waar. In dit geval is die aanname het vermoeden van Collatz

David
Moderator
Moderator
Berichten: 4927
Lid geworden op: 14 mei 2009, 16:22

Re: waar moeten de bewijzen?

Bericht door David » 14 jul 2015, 19:02

Je hebt gelijk. Ik schreef niet waar ik op doelde.
stel t(m) het aantal getallen zijn waarvoor geldt: s(n) <= m met hoogstens m cijfers.
Een oplossingsprocedure voor een getal n is als volgt: trek van n de grootste macht van 2 af lager dan n, tot n = 0.
Vermoeden: alle natuurlijke getallen zijn oplosbaar met deze methode.

Dit is denk ik een voorbeeld dat zelfs als g(x) = 2^x dan is dat nog geen tegenvoorbeeld.
Stap 1 van het oplossen van een probleem is te erkennen dat je een probleem hebt.
(Raffiek Torreman)

Mastrem
Vergevorderde
Vergevorderde
Berichten: 191
Lid geworden op: 13 jul 2015, 14:50

Re: waar moeten de bewijzen?

Bericht door Mastrem » 14 jul 2015, 19:39

het feit dat t(m) = 2^m impliceert dat


of op zijn minst dat

(bovenstanande is het geometrische gemiddelde van alle verhoudingen t(i)/t(i-1))

dit bovenstaaande is absoluut waar en dus bewijst op weerlegt het feit dat t(m)=2^m niks.

als dit echter niet waar zou zijn zou het betekenen dat t(m) = 2^m onjuist en daarmee ook de aanname die naar die conclusie heeft geleid (als de logica correct was natuurlijk).

g(x) = 2^x is geen tegenvoorbeeld, maar het feit dat g(x) = 2^x strookt met de werkelijkheid laat zien dat de AANNAMES die tot g(x) = 2^x hebben geleid onjuist zijn.

David
Moderator
Moderator
Berichten: 4927
Lid geworden op: 14 mei 2009, 16:22

Re: waar moeten de bewijzen?

Bericht door David » 14 jul 2015, 19:42

Klinkt als een goede conclusie. :idea:
Stap 1 van het oplossen van een probleem is te erkennen dat je een probleem hebt.
(Raffiek Torreman)

Mastrem
Vergevorderde
Vergevorderde
Berichten: 191
Lid geworden op: 13 jul 2015, 14:50

Re: waar moeten de bewijzen?

Bericht door Mastrem » 14 jul 2015, 19:46

Dank je!!

ben je het ermee eens dat g(x) = 2^x niet waar is? dan is het enige waar ik je nog van moet overtuigen dat het vermoeden van Collatz impliceert dat g(x) = 2^x :D

David
Moderator
Moderator
Berichten: 4927
Lid geworden op: 14 mei 2009, 16:22

Re: waar moeten de bewijzen?

Bericht door David » 14 jul 2015, 20:22

Misschien voor kleine waarden van x, g(x) = 2^x, ik heb niet gekeken, maar ik denk zelfs dat niet.
Ben benieuwd naar je poging!
Stap 1 van het oplossen van een probleem is te erkennen dat je een probleem hebt.
(Raffiek Torreman)

Mastrem
Vergevorderde
Vergevorderde
Berichten: 191
Lid geworden op: 13 jul 2015, 14:50

Re: waar moeten de bewijzen?

Bericht door Mastrem » 14 jul 2015, 20:29

Okay ik ga dus proberen twee dingen te bewijzen:

1) Het vermoeden van Collatz impliceert dat:


2) Dat klopt niet.

Houdt er rekening mee dat dit even kan duren.

David
Moderator
Moderator
Berichten: 4927
Lid geworden op: 14 mei 2009, 16:22

Re: waar moeten de bewijzen?

Bericht door David » 14 jul 2015, 20:37

2) Je bedoelt dan denk ik .

Maak je geen zorgen over tijd.
Stap 1 van het oplossen van een probleem is te erkennen dat je een probleem hebt.
(Raffiek Torreman)

Mastrem
Vergevorderde
Vergevorderde
Berichten: 191
Lid geworden op: 13 jul 2015, 14:50

Re: waar moeten de bewijzen?

Bericht door Mastrem » 14 jul 2015, 21:53

Even een vraagje.

Stel dat de verzameling is van alle resultaten van f(x) tot en met x en a(x) is de lengte van .

Stel nu dat:


is a(x) nu ook de lengte van ?

als a(x) ongedefinieerd is, kan je dan een limit naar een eindig getal doen?

David
Moderator
Moderator
Berichten: 4927
Lid geworden op: 14 mei 2009, 16:22

Re: waar moeten de bewijzen?

Bericht door David » 14 jul 2015, 22:02

Mastrem schreef: Stel dat de verzameling is van alle resultaten van f(x) tot en met x en a(x) is de lengte van .
Wat bedoel je hiermee? en a(x) = |A_x|?
Stap 1 van het oplossen van een probleem is te erkennen dat je een probleem hebt.
(Raffiek Torreman)

Mastrem
Vergevorderde
Vergevorderde
Berichten: 191
Lid geworden op: 13 jul 2015, 14:50

Re: waar moeten de bewijzen?

Bericht door Mastrem » 14 jul 2015, 22:05

volgens mij wel.
stel f(x) = 2x, dan is A_2 {2,4} en a(x) = 2

David
Moderator
Moderator
Berichten: 4927
Lid geworden op: 14 mei 2009, 16:22

Re: waar moeten de bewijzen?

Bericht door David » 14 jul 2015, 22:11

In dat geval, ja, .

(Je kan hier niet de limiet naar een eindig getal doen, de limiet kan alleen bestaan op een continu interval. f(x) is nergens continu)
Stap 1 van het oplossen van een probleem is te erkennen dat je een probleem hebt.
(Raffiek Torreman)

Mastrem
Vergevorderde
Vergevorderde
Berichten: 191
Lid geworden op: 13 jul 2015, 14:50

Re: waar moeten de bewijzen?

Bericht door Mastrem » 14 jul 2015, 22:12

Okay, mooi, dat was wat ik nodig had.

Mastrem
Vergevorderde
Vergevorderde
Berichten: 191
Lid geworden op: 13 jul 2015, 14:50

Re: waar moeten de bewijzen?

Bericht door Mastrem » 14 jul 2015, 22:26

Hier is tie dan:


g(x) = het aantal getallen wat je in x of minder stappen op kan lossen
= de verzameling van getallen die in x of minder stappen kunnen worden opgelost.
h(x) = het aantal machten van 2 in de verzameling x.

We weten het volgende:
-- van alle g(x) getallen die in x of minder stappen kunnen worden opgelost, zijn er x een macht van 2.
-- alle machten van 2 kunnen worden opgelost, dus bevat x machten van 2.

Stel nu dat het vermoeden van Collatz juist is. Dit zou betekenen dat:

(Alleen bij een limiet naar oneindig zijn ze hetzelfde, maar hoe hoger x komt, hoe dichter ze bij elkaar in de buurt komen, onthoudt dat als je het onderstaande stuk leest)

Omdat g(x) de lengte van is en x het aantal machten van 2 is wat kan worden opgelost in x of minder stappen:

En omdat g(x) de lengte is van en alle natuurlijke getallen bevat:

(In andere woorden: Naarmate x groter wordt, komt ) steeds dichter bij )

dus:


2 tot de macht voor beide kanten resulteert in:


Dus: Als het vermoeden van Collatz waar is, dan:


Deel 2:
f(x) = het aantal getallen wat kan worden opgelost exact x stappen


En:

A is dus de gemiddelde verhouding tussen f(x) en f(x-1)

Dit betekent dat:

(ja, f(0) is 1)
Waaruit volgt dat:


Laten we nog eens naar de definitie van A kijken.
"A is dus de gemiddelde verhouding tussen f(x) en f(x-1)"
Aangezien f(x)/f(x-1) = A = 2, moet elk getal dat in x-1 stappen kan worden opgelost door 2 getallen bereikt worden.
Dit betekent dat elk getal dat kan worden opgelost in x-1 stappen van de vorm 6n+4 is (want 6n+4-1 is deelbaar door 3 en 6n+4 is even). Daarmee zeggen we dus dat de getallen die je in x stappen op kan lossen allemaal van de vormen 12n+8 of 2n+1 zijn, die allemaal door maar 1 getal bereikt worden. Het is nu duidelijk dat het gemiddelde nooit op 2 kan komen en dus:

een tegenstelling.

Als de algebra en logica correct is, betekent dit dat g(x) niet gelijk is aan 2^x en dus dat het vermoeden van Collatz niet waar is.
Laatst gewijzigd door Mastrem op 14 jul 2015, 22:31, 2 keer totaal gewijzigd.

Mastrem
Vergevorderde
Vergevorderde
Berichten: 191
Lid geworden op: 13 jul 2015, 14:50

Re: waar moeten de bewijzen?

Bericht door Mastrem » 14 jul 2015, 22:28

Dit zou moeten werken, maar ik ben niet erg goed met limieten, dus er is een aardige kans dat je daar ergens een fout in zal vinden. :D

Plaats reactie