🌐 ZH-TW

🌀 Collatz 猜想計算器(3n+1 問題)

輸入一個正整數後,此計算器會重複套用「若為偶數則除以 2,若為奇數則乘以 3 再加 1」,直到到達 1,並產生完整序列、所採取步數與峰值。

輸入介於 1 到 10¹⁵ 的正整數。為了安全,計算步數上限為 100,000 步。

結果
步驟
峰值
序列圖
指南

瞭解更多

01

什麼是 Collatz 猜想(3n+1 問題)?

Collatz 猜想是德國數學家洛塔爾·柯拉茨(Lothar Collatz)於 1937 年提出的著名未解之謎。對任何正整數 n,重複以下規則:

· 若 n 為偶數,n ÷ 2
· 若 n 為奇數,3n + 1

這個猜想指出,無論起始值為何,重複此過程最終都會到達 1。至今尚未找到反例,但也從未在數學上被證明,這使它成為數學中最著名的未解決問題之一。
02

步數與峰值

步數是指在到達 1 之前,規則被套用的次數(不包含起始值本身)。例如,27 在 111 步內到達 1,途中最高上升到 9,232,之後再回落。小起始值所產生的這種不可預測尖峰,是 Collatz 序列最有趣的特徵之一。
03

為什麼會限制大數值?

Collatz 猜想主張每個正整數最終都會在有限步數內到達 1,但這仍未被證明,而且某些大輸入理論上可能需要極大量步驟。為了保護您的瀏覽器免於過度負載,這個計算器將起始值上限設為 10¹⁵,步數上限設為 100,000。

常見問題

為什麼輸入 27 會得到 111 步?
步數不包含起始數字本身——它只計算直到到達 1 前,規則被套用了多少次。從 27 開始,必須精確套用「若為偶數則除以 2,若為奇數則乘以 3 加 1」這條規則 111 次才能到達 1。
為什麼我無法計算非常大的數字?
超過 10¹⁵ 的值,或在 100,000 步內未達到 1 的值,會被停止並顯示訊息,以保護瀏覽器的效能與安全。大多數實際使用的輸入都可在這些限制內順利計算。
我可以輸入負數或小數嗎?
不行。Collatz 猜想只定義於正整數(1 或更大),因此負數或小數會顯示錯誤訊息。