新教材好文系列继续,今天说说教材里的冰雹猜想. 1 冰雹猜想前世今生:陶哲轩最佳 冰雹猜想又称考拉兹猜想、角谷猜想、3x+1猜想.可能是同一个时期,不同的数学家都有提出吧. 这个猜想被称为三个未被证明的数学猜想之一,另外两个是哥德巴赫猜想和黎曼猜想. 它的内容是这样的: 任意给出一个正整数,如果它是偶数,就除以2;如果它是奇数,就将该数乘以3再加上1,如此反复进行下去,经过有限次运算之后,必将进入循环圈1→4→2→1. 这个玩意儿,你随便举什么数字代入运算,发现都成立. 数学家用计算机验证到2^64,都是成立的. 但是迄今为止,依然无人能给出严格的数学证明. 目前最好的成果,来自于大名鼎鼎的华裔数学家陶哲轩,就是下面这位大神. 陶哲轩证明了,在对数密度下,几乎所有的正整数N都满足规律:Col(N)<f(N), 其中Col(N)表示以N为首项的冰雹数列里的最小项,f(N)是任意一个函数,只要在N趋向无穷大时,f(N)也趋向于无穷大就好.比如f(N)可以是N^(1/3), 可以是ln(N)等. 这样一来,任意给定一个正整数,我们就能够通过冰雹规则,把它算的越来越小,从而达到1. 好吧,我们这些平庸的普通人,看个热闹就好. 我们还是更关心这个素材,高考可能怎么考. 2 考创新:逆向思维 人教A版新教材选择性必修2第56页,第9题以习题的形式给出了冰雹猜想. 第1小问的设置,是引导学生熟悉冰雹数列的规则. 第2小问的设置,由1反推首项,才是考试方向. 为什么叫冰雹猜想? 是因为这些数字总是上上下下的变化,最后变成1,就好像冰雹在空中总是上下运动,最终落到地面上一样. 请注意,地面上的1是一定的,空中的冰雹数字是不确定的. 因此,我们从地面向空中推导,会更加容易. 但是给定的规则是,从首项开始往后算. 这里就考察学生的逆向思维——逆运算. 除以2的逆运算,就是乘以2;乘以3再加1的逆运算,就是减去1然后再除以3. 从1出发,我们采用逆运算,得到这样一张树形图. 所以M={2,3,16,20,21,128}. 3 狗尾续貂:如果冰雹猜想有反例 实际上,如果我们按照上面的思路,把1作为地基,4-2-1循环作为地面,往上无限推导的话,会依次得到下面的图: 如果冰雹猜想有反例,可能某个初始的数字,运用冰雹规则运算之后,一直往上增大(曲折增大也算),奔向无穷大;或者进入到其他的不是“4-2-1”的循环;又或者我没有想到的可能,民科到此为止...... 圆锥曲线综合题是高考两道压轴题之一,重要性无需多言. |
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