作者:黄爱棉(广西崇左市江州区江南第二小学 邮编532200 )
我是在今年的六月底,到学校图书室去帮少先队找图书,才得知有这么一道数学题,题目是这样:“任意一个自然数,如果它是偶数,把它除以2,或这样继续除以2,结果总得1;如果遇上奇数,把它与3相乘再加上1,得数除以2。这样变换计算下去,结果也得1。”这道题称为“角谷猜想”,据说是一位日本人提出来从而成为“国际数学难题”。我见到题目后觉得能做出来,所以就动手做题,3天以后我就把它作完了,但我不敢对别人说,因为它毕竟是一道“国际数学难题”。直到最近,我在网络上见到,说过去人们曾把它跟克格勃的阴谋连在一起。所以我再也不想沉默了。今天我把我用熟悉的初中数学知识用于证明它是正确的整个过程,希望它得以公诸于众,请编辑部老师给我这个机会,使这个猜想以后永远不再是难题,不再神秘。谢谢!
证 明 过 程
设A为自然数中的任意偶数,B为任意奇数。
〈一〉A÷2=a时,根据除法意义得知,a肯定是比A小的自然数。此时a还为偶数时,就可以继续再除以2得新的自然数,直至得1,但运算过程不可能得到分数,因为偶数都能被2整除,也不可能得到0、负数等数,因为进行这些除法运算没有0、负数等数参与。
〈二〉当被除数为任意奇数时,既被除数为B,把B与3相乘再加上1得到式子:
B × 3 + 1
由于乘法是相同加数相加的简便算法,所以原式等于下面式子:
= 3 + 3 + … + 3 + 1
B 个 3 连加
把它进行处理得:
= 3 + 3 + … + 3 + 3 + 1
(B – 1) 个 3 连加 1 个 4
因为B是奇数,所以(B – 1)是偶数, 因此
3 + 3 + … + 3 + 3 + 1
( B – 1 ) 个 3 连加 1 个 4
这个式子之和既是2的倍数,也是4的倍数或4的倍数加2(记作:4n或 4n+2),在这里显然n为跟随B的变化而变化的任意自然数,且小于B。
4n 或(4n + 2) 总能被2整除,既4n÷2 = 2n ;(4n + 2)÷2 = 2(2n + 1)÷2 = 2n +1 。
又因为n小于B,所以2n或2n+1也都小于3B+1,也就是说,把任意奇数B与3相乘的积加上1后总是得到一个偶数,用这个偶数除以2结果是越来越小的自然数