home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #16 / NN_1992_16.iso / spool / sci / math / 9553 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-07-25  |  2.8 KB

  1. Path: sparky!uunet!mcsun!uknet!cam-cl!cam-cl!cet1
  2. From: cet1@cl.cam.ac.uk (C.E. Thompson)
  3. Newsgroups: sci.math
  4. Subject: Re: Hailstone sequences
  5. Message-ID: <1992Jul26.000925.12121@cl.cam.ac.uk>
  6. Date: 26 Jul 92 00:09:25 GMT
  7. References: <2020@bigfoot.first.gmd.de> <1992Jul18.115039.25704@mailer.cc.fsu.edu> <CHALCRAFT.92Jul24095243@zebedee.uk.tele.nokia.fi>
  8. Sender: news@cl.cam.ac.uk (The news facility)
  9. Reply-To: cet1@cl.cam.ac.uk (C.E. Thompson)
  10. Organization: U of Cambridge Computer Lab, UK
  11. Lines: 46
  12.  
  13. In article <CHALCRAFT.92Jul24095243@zebedee.uk.tele.nokia.fi>,
  14. chalcraft@uk.tele.nokia.fi (Adam Chalcraft) writes:
  15. |> 
  16. |> The result that on the positive integers, the function
  17. |>   f(x)=3x+1 or x/2
  18. |> seems to eventually send every positive integer to 1, whereas the function
  19. |>   f(x)=3x-1 or x/2
  20. |> does not is rather strange. Clearly the first function is "larger" than
  21. |> the second. All that this shows, of course, is that the word "larger" has
  22. |> no useful meaning here, and so any proof that the first function always
  23. |> goes to 1 must use something a bit more subtle.
  24.  
  25. What one would hope to prove (if one were insanely optimistic) would be 
  26. that all sufficiently large integers have eventual iterates smaller than
  27. themselves. How many cycles there are that they might then converge to
  28. would be a matter of "chance".
  29.  
  30. One way of looking at this is to observe that a cycle with a rises and
  31. b falls multiplies the original number by 3^a/2^b, with a little 
  32. pertubation due to the 1s. So one looks for cases where 3^a ~= 2^b:
  33.  
  34.     3 > 2    3x-1 needed: cycle does exist (1,2)
  35.     3 < 4    3x+1 needed: cycle does exist (1,4,2)
  36.     9 > 8    3x-1 needed: cycle does exist (5,14,7,20,10)
  37.    27 < 32   3x+1 needed: cycle doesn't exist ... ah well
  38.   243 < 256  3x+1 needed: cycle doesn't exist ... life is unfair
  39.  2187 > 2048 3x-1 needed: cycle does exist (17,50,25,74,37,110,55,164,82,41,
  40.                                             122,61,182,91,272,136,68,34)
  41.  
  42. It isn't too difficult to see how one can bound the perturbation caused
  43. by the +1 or -1, and thus put an upper bound on the smallest member of
  44. any posssible cycle that has particular values of a and b.
  45.  
  46. The same sort of argument applies to the Conway permutation sequence 
  47. generated by 2n->3n, 4n+1->3n+1, 4n-1->3n-1 that I mentioned in another
  48. article, except that here the perturbations are smaller and are both 
  49. positive and negative. A cycle of length r contaniing s odd numbers should
  50. make 3^r ~= 2^(r+s). I showed the cycles of lengths 1, 2 and 5 and 
  51. invited readers to find the other known one, but I did reveal its length.
  52. I should have kept that concealed as well and suggested that anyone wanting
  53. to guess it should look at the nearest piano...
  54.  
  55. Chris Thompson
  56. Cambridge University Computing Service
  57. JANET:    cet1@uk.ac.cam.phx
  58. Internet: cet1@phx.cam.ac.uk
  59.