几个世纪以来,人类最优秀的头脑已经解决了一个又一个数学问题,但到目前为止,还有几个问题没有向任何人屈服 。为了找到解决方案的算法,一些基金和公司准备支付大量资金 。
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科拉茨假说
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其他名称:3n1 猜想、雪城问题、冰雹数 。如果你取任何自然数 n 并用它进行以下变换,迟早你总会得到一个 。
偶数 n 必须一分为二,奇数 n 必须乘以 3 并加 1 。对于数字 3,序列将是这样的:3 × 31 = 10, 10: 2 = 5, 5 × 31 = 16, 16: 2 = 8, 8: 2 = 4, 4: 2 = 2 , 2: 2 = 1 。
显然,如果从 1 继续转换,则循环 1、4、2 将开始 。很快,计算中的步数开始超过一百,并且需要越来越多的资源来解决每个新序列 。
近一个世纪前,在解决这个问题方面几乎没有进展,上个月才从字面上概述了这一点 。然而,美国著名数学家陶哲轩只是离他最近,却始终没有找到答案 。
Collatz 假设是动力系统等数学学科的基础,而动力系统又对许多其他应用科学(如化学和生物学)很重要 。
Syracuse 问题看起来是一个简单、无害的问题,但这正是它的特别之处 。为什么这么难解决?
哥德巴赫问题(二进制)
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另一个问题,其措辞看起来比蒸萝卜简单——任何偶数(大于 2)都可以表示为两个素数的和 。而这正是现代数学的基石 。
对于小值,这个陈述很容易在心理上得到验证:18 = 135, 42 = 2319 。而且,考虑到后者,我们可以很快理解问题的全部深度,因为 42 既可以表示为 375 和 1131,也可以表示为 1329 和 1923 。
对于超过一千的数字,术语对的数量变得非常庞大 。这在密码学中非常重要,但即使是最强大的超级计算机也无法无限地迭代所有值,因此需要对所有自然数进行一些明确的证明 。
这个问题是由克里斯蒂安·哥德巴赫在 1742 年与另一位伟大的数学家伦纳德·欧拉的通信中提出的 。
克里斯蒂安本人以更简单的方式提出了这个问题:“每个大于 5 的奇数都可以表示为三个质数的和 。”
2013 年,秘鲁数学家 Harald Helfgott 找到了这个选项的最终解决方案 。然而,欧拉提出的这个说法的后果,被称为“二元哥德巴赫问题”,仍然无人能及 。
双数假说
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双子座就是这样的素数,只相差 2 。例如,11 和 13,以及 5 和 3 或 599 和 601 。如果自古以来已经多次证明了一系列素数的无穷大,那么孪生数的无穷大值得怀疑 。
从 2 开始,素数中没有偶数,从 3 开始,没有人可以被 3 整除的素数 。因此,如果从系列中减去所有符合“除法规则”的值,则可能的双胞胎数量会越来越少 。求此类数的公式的唯一模块是 6,公式如下所示:6n ± 1 。
在数学中,如果问题没有“正面”解决,就会从另一端解决 。例如,2013年证明相差7000万的素数是无限的 。
同时,相差不到一个月,差值就提高到了59 470 640,然后又提高了一个数量级——到了4 982 086 。
目前,无穷大是有理论依据的一对质数相差 12 和 6,但相差仅 246 。与其他此类问题一样,孪生数假设对于密码学尤其重要 。
黎曼猜想
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简而言之,伯恩哈德·黎曼 (Bernhard Riemann) 提出质数在所有自然数集上的分布不遵守任何规律 。
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