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審査済み

すべての正の整数は、コラッツの操作で 1 に到達するか?

Does every positive integer reach 1 under the Collatz map?

mathematicsnumber-theorydynamics

問題文

偶数なら n/2、奇数なら 3n+1 という操作を繰り返すと、どの正の整数から始めても 1 に到達するかを決定せよ。

Decide whether iterating n -> n/2 for even n and n -> 3n+1 for odd n reaches 1 from every positive starting value.

背景

The strongest partial result is Tao's: almost all orbits attain almost bounded values. The strongest structural result is Conway's: closely related generalized problems are undecidable, which bounds what any general method can hope to do.

アプローチ · 3 件

解決したかどうかは、問いではなくアプローチごとに決まります。Atlas は判定しません。外部の判定者が何をしたかを記録します。

  • Lean 4 formalization (formal-conjectures)

    形式証明

    到達状況
    未着手
    判定者
    the Lean 4 typechecker, against the pinned toolchain · 型検査
    定式化
    Every positive n reaches 1 under iteration of the Collatz step, stated in Lean 4.問いと同値Lean v4.33.1 + mathlib@0df444a3 (formal-conjectures@fc2696b2)検証対象を見る

    保たれているもの

    • The iteration and the target value 1
    • The quantifier over all positive n

    加えられた仮定・条件

    • An explicit positivity hypothesis n > 0

    Statement only.

  • Density and almost-all results

    査読付きの証明

    到達状況
    進行中
    判定者
    the analysis and number theory communities, through journal peer review · 査読
    定式化
    Prove that almost every orbit descends below any given growth function, and push 'almost every' to 'every'.問いより弱い

    保たれているもの

    • Handles almost all starting values, in a precise density sense

    弱まっているもの

    • Says nothing about any particular integer, and the conjecture is about every integer

    加えられた仮定・条件

    • A logarithmic density formulation that the original statement does not have

    閉じた道

    • Conway showed that natural generalizations of the Collatz problem are undecidable, so no general method can decide the whole family; a proof must use something specific to the 3n+1 map.無条件
      • paperJ. H. Conway, Unpredictable iterations, Proc. 1972 Number Theory Conference, Univ. of Colorado, Boulder (1972) 49-52Generalized Collatz-style problems are undecidable

    証拠

    • preprintarXiv:1909.03562T. Tao, Almost all orbits of the Collatz map attain almost bounded values (2019)
  • Exhaustive computation

    計算による判定

    到達状況
    進行中
    判定者
    execution: the search can be repeated · 実行
    定式化
    Verify convergence for every starting value up to a bound.問いより弱い

    保たれているもの

    • The exact claim for each value checked

    弱まっているもの

    • Finitely many starting values

    加えられた仮定・条件

    • Trust in the search implementation

    閉じた道

    • A finite search cannot settle a statement about all integers; it can only refute it.無条件
      • paperdoi:10.1016/j.jpdc.2020.11.005D. Barina, Convergence verification of the Collatz problem, J. Supercomput. / J. Parallel Distrib. Comput.: verification beyond 2^68

    証拠

    • paperdoi:10.1016/j.jpdc.2020.11.005D. Barina, Convergence verification of the Collatz problem, J. Supercomput. / J. Parallel Distrib. Comput.: verification beyond 2^68

出典

記録

URI
https://atlasalt.com/q/e05bdc6d-3000-439b-8dcf-ff8fbfcc6ba2
登録
2026-09-17
最終レビュー
2026-09-19
次回レビュー期限
2027-09-19
版
68cab21c2655
ライセンス
CC-BY-4.0
立場
record_only(Atlas は判定しない)