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如何用Excel求解“3N +1”问题

“3N +1”问题也称“3x +1”问题。20 世纪30 年代汉堡大学的卡拉兹(Collats)提出一个猜想:x0 = n0,n0是自然数。若n0是偶数,则取x1=x0/2,,若n0是奇数,则取x1=(3x0+1)/2;x1是偶数,则取x2=x1/2,x1是奇数,则取x2=(3x1+1)/2,如此进行,则到某一步,xk =1。“3N +1”问题(猜想)用数学语言描述如下。将一个自然数ni按以下方法形成一个新数n(i+1),当ni为偶数时将它除以2,当ni为奇数时将它乘以3 再加1,然后除以2,这样形成的新数数列最终必在某一项到达1。“3N +1”问题是一个世界难题,直到现在还没能证明。例如:
工具/原料
1

windows 10 家庭版

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Excel 2016

分析过程

利用INT 或MOD 函数判断一个数是否为偶数,利用IF 函数设置两个不同的分支,通过公式填充产生新数。利用Excel 软件,可以方便地对指定的整数验证“3N +1”问题(猜想)。利用Excel 软件对指定的整数,验证“3N +1”问题(猜想)。

Excel操作步骤
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1. 打开Excel 2016,新建一个新的工作表,在A1 单元格内任意输入一个整数,如35。 如下图所示:

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2. 在A2 单元格输入“=IF(A1/2=INT(A1/2),A1/2,(3*A1+1)/2)”。

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将以上制作的文件以“如何用Excel求解“3N +1”问题.xlsx”保存。以上文件若将填充句柄横向填充,可一次对多个任意整数验证“3N +1”猜想。如下图所示:

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4.选定A2 单元格,利用填充句柄向下填充,观察A2 单元格所在列以下各行单元格内数值变化情况。若某一行出现“1”,则表明3N +1猜想对该数成立。选定B2单元格,利用填充句柄向下填充,C2,D2,E2,F,2,G2……Q2单元格操作也一样,其操作结果如下图所示:

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5.利用“如何用Excel求解“3N +1”问题.xlsx”文件,一次对多个任意整数验证“3N +1”猜想,并记录保存。如下图所示:

​尝试设计能对指定的数验证下列猜想的文件

将一个自然数ni 按以下方法形成一个新数ni+1 ,当ni ≡ 0 (mod3) 时将它除以3;当ni ≡1(mod3)时将它乘以2 再加1,然后除以3;当ni ≡ 2 (mod3)时将它乘以2 再减1,然后除以3。即

注意事项
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如果对于不同版本的Excel,其求解操作过程可能有细微的不同,请您自行加以调整。

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师者,所以传道受业解惑也。人非生而知之者,孰能无惑?惑而不从师,其为惑也,终不解矣。如对您有帮助,请不吝点击投票转发,如您有任何疑问或建议,请留言评论。

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