Une idée pour la conjecture de Syracuse

$\DeclareMathOperator*{\delt}{\LARGE\lower0.8ex\bigtriangleup}$Bonjour
J'aimerais vous faire partager une idée que j'ai eue pour la résolution de la conjecture de Syracuse.
Je n'ai pas trouvé de démonstration de la conjecture ni de contre-exemple.
J'espère être sur le bon sous-forum (j'ai vu que beaucoup de posts concernant ce sujet étaient ici).

D'abord quelques préliminaires.
1) J'utilise le modèle d'Ackermann.
Dans ce modèle, chaque naturel est l'ensemble des positions de ses bits à 1 dans son écriture binaire (par exemple : $11 = \{0,1,3\}$, $13 = \{0,2,3\}$)

2) Je prolonge ce modèle à $\mathbb{Z}_2$, l'ensemble des entiers 2-adiques.
Un entier 2-adique est alors lui aussi l'ensemble des positions de ses bits à 1 dans son écriture binaire (décomposition de Hensel) (par exemple : $-1 = \mathbb{N}$)

3) Je définis la fonction partielle $\varphi$ allant de $\mathcal{P}(\mathbb{N^*})$ dans ${\mathbb{Z}_2}^{\mathbb{Z}_2}$ par $$

\big(\varphi(\mathbb{A})\big)(X) = \delt_{A \in \mathbb{A}} \bigcap_{a \in A} X 2^{a},

$$ où la notation $\delt_{P[A]} f(A)$ est définie par $$

\begin{cases}
\varnothing & \text{ si } \{A \in \mathbb{N^*}| P[A]\} = \varnothing\\
f(A_1) \Delta \cdots \Delta f(A_n) & \text{ si } \{A \in \mathbb{N^*}| P[A]\} \neq \varnothing\text{, est fini et vaut } \{A_1, \ldots, A_n\}\\
\displaystyle \lim_{n \rightarrow \infty} \delt_{P[A] \land A < 2^n} f(A) & \text{ sinon }
\end{cases}

$$ (la limite est celle correspondant à la norme 2-adique).

4) Je définis la fonction $\text{minp}$ allant de $\mathbb{Z}_2$ dans $\mathbb{Z}_2$ par $$

\text{minp}(X) =
\begin{cases}
0 & \text{ si } X = 0\\
2^{\min(X)} & \text{ sinon }
\end{cases}

$$ Je vais mettre l'idée elle-même plus tard.
«13

Réponses

  • $\DeclareMathOperator*{\delt}{\LARGE\lower0.8ex\bigtriangleup}$

    Voici la suite.

    $\frac{\text{D'abord encore un peu de préliminaires}}{}$

    1) Je définis les fonctions $\delta$, $\tau$, minpt $$
    \delta = \varphi(\{1, 2\}) \\
    \text{(On a } \color{#08f}{\forall X \in \mathbb{Z}_2,} \;\;\delta(X) = X \; \Delta \; 2X \text{)} \\
    \tau = \varphi(\{2^n \mid n \in \mathbb{N}\})
    $$ 2) On a (sauf erreur) $\color{#08f}{\forall \mathbb{A}, \mathbb{B} \in \mathcal{P}(\mathbb{N^*}), \forall X \in \mathbb{Z}_2}$ $$
    \varphi(\mathbb{A})(2X) = 2 ( \varphi(\mathbb{A})(X)) \\
    \varphi(\{2^n\})(X) = 2^n X \\
    \varphi(\{2n+1 \mid n \in \mathbb{N}\}) = \text{minp} \\
    \varphi\big(\{2n+1 \mid n \in \mathbb{N}\} \cup \{2(2n+1) \mid n \in \mathbb{N}\}\big) (X) = 3\text{minp}(X) \\
    \delta \circ \tau = \tau \circ \delta = \text{id}_{\mathbb{Z}_2} \\
    \varphi(\mathbb{A})(X) \;\Delta\; \varphi(\mathbb{B})(X) = \varphi(\mathbb{A} \Delta \mathbb{B})(X) \\
    \varphi(\mathbb{A}) \circ \varphi(\mathbb{B}) = \varphi(\mathbb{C}) \\
    \text{ où } \mathbb{C} = \delt_{A \in \mathbb{A} \land f:A \rightarrow \mathbb{B}} \;\;\{\bigcup_{a \in A} f(a)2^a \}
    $$ $\frac{\text{Voici maintenant l'idée}\phantom{\text{p}}}{}$

    Soit $\mathbb{T} = \{1\} \cup \{2(2^n-1) \mid n \in \mathbb{N^*}\} \cup \{4(2^n-1) \mid n \in \mathbb{N^*}\}$
    on a que : $\varphi(\mathbb{T}) = \delta \circ (X \mapsto 3X) \circ \tau$ (ce n'est pas évident)

    Soit $F : \mathbb{Z}_2 \longrightarrow \mathbb{Z}_2 : X \mapsto \varphi(\mathbb{T})(X) \; \Delta \; 3 \text{minp}(X)$
    la conjecture de Syracuse est équivalente à
    $$\forall X \in \mathbb{N}^* : \#X \text{ est impair } \Longrightarrow \exists n \in N^* \; ( \; X \mapsto X \; \Delta \; \text{minp}(X) \; )(F^n(X)) = 0 \;\;\text{ (l'équivalence n'est pas évidente)}
    $$ J'espère que je ne me suis pas trompé.

    J'espérais utiliser la formule de $\varphi(\mathbb{A}) \circ \varphi(\mathbb{B})$ pour avancer dans la résolution de la conjecture. Qu'en pensez-vous ?

    J'ai tracé les grandes lignes sans les nombreuses étapes intermédiaires.

    N'hésitez pas à me demander les morceaux qui vous intéressent.
  • Bonsoir - ou plutôt bonjour 8-)

    Par manque de connaissances, je ne peux pas aller très loin dans la compréhension de tes posts. Je le regrette beaucoup : ils ont l'air assez éloigné des élucubrations habituelles que l'on peut trouver sur ce forum au sujet de la conjecture de Syracuse (ou celle de Goldbach, pour ne citer qu'elles). De ce que je peux voir, tu as pris soin d'être précis et exhaustif dans tes définitions. Enfin, tu n'arrives pas en affirmant avoir résolu quoi que ce soit, ni même être à epsilon près du résultat : en un mot, c'est rafraîchissant.

    Passons aux maths. Comme indiqué plus haut, j'ai dû m'arrêter assez vite. Cependant, voici quelques suggestions :
    • Vu le nombre de définitions que tu donnes, tu te retrouves avec beaucoup de notations sur le bras. Pour une meilleure lisibilité, essaie de rajouter des quantificateurs (surtout quand il s'agit d'introduire l'argument d'une fonction, et ce même si tu as noté à la ligne précédente l'ensemble de définition de cette fonction). Je pense par exemple aux lignes du type "delta(X) =...", avec un X qui sort sauvagement de nulle part...
    • Lorsque tu dis qu'une certaine propriété est équivalente à la conjecture, tu n'as pas l'air tout à fait sûr de toi. Pourquoi ne pas esquisser une idée de démonstration de cette équivalence, dans le sens non trivial ?
    • Les identifications sanglantes du type "-1 = N" font un peu peur. Vu le nombre de notations déjà introduites, tu pourrais te fendre d'une petite bijection f : N -> P(N).
    • La fonction minpt me semble superflue. Même si tu n'as sans doute pas envie de trimballer un 3 inopportun par la suite, reconnais qu'il y a un risque de confusion entre minp et minpt.
    Voilà, certains trouveront sans doute que je suis tatillon, et ils auront raison. Mais j'espère que ces petits changements t'aideront à te faire lire X:-(
  • Perso, j'ai buté sur l'explication même du " modèle d'Ackerman " ......
  • Bonjour,
    1. Tu dis que $\varphi$ est une fonction partielle. Quel est son domaine de définition ? Ça n'est pas $\wp(\Bbb N^*)$ ?
    2. Je n'ai pas compris pourquoi $\varphi(\{2n+1 \mid n \in \mathbb{N}\}) = \text{minp} $. Ni $\varphi(\{2n+1 \mid n \in \mathbb{N}\} \cup \{2(2n+1) \mid n \in \mathbb{N}\}) = \text{minpt} $ qui est plus compliqué. Est-ce que tu peux m'expliquer ?
    3. Je n'ai pas non plus compris pourquoi $\varphi(\mathbb{A}) \circ \varphi(\mathbb{B}) = \varphi(\mathbb{C}) $.
    4. Ce serait bien aussi de donner une preuve du fait que Bidule est équivalent à la conjecture de Syracuse.
    5. Pareil pour $\varphi(\mathbb{T}) = \delta \circ (X \mapsto 3X) \circ \tau$
    Bref, des preuves seraient les bienvenues. Le reste est ok pour moi.
  • rondo a écrit:
    J'espérais utiliser la formule de $\varphi(\mathbb{A}) \circ \varphi(\mathbb{B})$ pour avancer dans la résolution de la conjecture. Qu'en pensez-vous ?

    La formule de $\varphi(\Bbb A)\circ\varphi(\Bbb B)$ n'est pas très belle. En plus il faut l'itérer et avec des ${\rm minpt}$ qui se rajoutent... Je ne sais pas si tout ça va être exploitable (à première vue, car je n'ai pas regardé en détails).
  • Bonjour,

    Merci pour vos commentaires. Je vais répondre à vos questions et remarques mais tout d'abord je corrige une coquille.

    Dans le premier post, dans le numéro "3)", à la place de $A_1 \Delta \cdots \Delta A_n$, il faut $f(A_1) \Delta \cdots \Delta f(A_n)$. Je corrige dans le post d'origine.
  • J'essaie de vous expliquer mon utilisation du modèle d'Ackermann. J'espère que ça répondra à la troisième remarque de @cactus1238 et à celle de @nodgim.

    Dans la définition de ZF, il n'y a pas de notion de nombre naturel.
    Il a fallu en construire une avec ce que ZF fournissait.
    Il y a eu plusieurs constructions.

    Une d'elle était de dire $0=\{\}$, $1=\{\{\}\}$, $ 2=\{\{\{\}\}\}$, $ 3=\{\{\{\{\}\}\}\}$, $ \ldots$ ($n+1$ paires d'accolades p pour représenter le naturel $n$). (Elle viendrait de Zermelo).

    Il y en a eu une autre où on disait $0=\{\}$, $ 1=\{0\}$, $ 2=\{0,1\}$, $ 3=\{0,1,2\}$, $ \ldots$ ($n$ est représenté par l'ensemble des naturels strictement plus petits que $n$). (Elle viendrait de von Neumann).
    Cette dernière avait l'avantage qu'elle s'adaptait très bien à l'étude des ordinaux (elle sert directement pour les représenter) qui était un sujet clé de la théorie des ensembles. Je suppose que c'est la raison pour laquelle, jusqu'à aujourd'hui, on ne considère plus en général que celle-là.

    Néanmoins, il y a d'autres possibilités.
    Ackermann a fait un modèle pour montrer que ZF sans l'axiome de l'infini est consistant.
    Son modèle peut servir d'alternative pour représenter les naturels.
    On pose $0 = \{\}$, $ 1 = \{0\}$, $ 2 = \{1\}$, $ 3 = \{0, 1\}$, $ 4 = \{2\}$, $ 5 = \{0, 2\}$, $ 6 = \{1, 2\}$, $ \ldots$ ($n$ est représenté par l'ensemble des positions de ses bits à $1$ dans son écriture binaire)

    Ceci dit, je ne pense pas que mon idée ait vraiment besoin de cette construction (ça simplifie juste les notations). Si vous voulez, j'essayerai de vous faire une version sans l'utilisation du modèle d'Ackermann.
  • Je redis tout ça avec mes mots.
    La formulation classique de Syracuse, c'est : on a une fonction $S$ de $\mathbb{N}^*$ vers $\mathbb{N}^*$, définie par $S(i)=i/2$ si $i$ est pair, et $S(i)=(3i+1)/2$ si $i$ est impair. Et on cherche à prouver que pour tout entier $i$ non nul, il existe un entier $n$ tel que $S^n(i)=1$

    Ici, l'idée, c'est de bâtir un ensemble $\mathbb{A}$, et une bijection $b$ entre $\mathbb{N^*}$ et cet ensemble $\mathbb{A}$ ; on aurait donc une fonction $\mathbb{S}()$ qui serait le pendant de la fonction classique $S()$, et l'objectif serait de prouver que pour tout élément de $\mathbb{A}$, il existe n, tel que $\mathbb{S}^n(a)=b(1)$

    Si l'ensemble $\mathbb{A}$ et la bijection $b$ sont bien choisis, et si on a la chance que l'expression de la fonction $\mathbb{S}()$ est 'simple', alors la piste est prometteuse.
    Ici, j'ai probablement raté des choses, mais l'expression de la fonction $\mathbb{S}()$ semble compliquée.
    Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
  • @ Rondo : merci, j'ai compris le modèle d'Ackerman. En fait, je crois que j'aurais compris immédiatement si le choix de l'exemple avait été différent de 11, que je m'obstinais à lire 3, écrit en binaire.

    Cela dit, utiliser cet artifice, je l'avais déjà tenté, dans l'espoir d'y découvrir une propriété dans la fonction 3n + 1. En vain.
  • Bonjour,
    cactus1238 a écrit:
    • Vu le nombre de définitions que tu donnes, tu te retrouves avec beaucoup de notations sur le bras. Pour une meilleure lisibilité, essaie de rajouter des quantificateurs (surtout quand il s'agit d'introduire l'argument d'une fonction, et ce même si tu as noté à la ligne précédente l'ensemble de définition de cette fonction). Je pense par exemple aux lignes du type "delta(X) =...", avec un X qui sort sauvagement de nulle part...
    • La fonction minpt me semble superflue. Même si tu n'as sans doute pas envie de trimballer un 3 inopportun par la suite, reconnais qu'il y a un risque de confusion entre minp et minpt.
    Calli a écrit:
    a. Tu dis que $\varphi$ est une fonction partielle. Quel est son domaine de définition ? Ça n'est pas $\wp(\Bbb N^*)$ ?
    nodgim a écrit:
    En fait, je crois que j'aurais compris immédiatement si le choix de l'exemple avait été différent de 11, que je m'obstinais à lire 3, écrit en binaire.
    Je continue avec
    - les remarques 1 et 4 de @cactus1238,
    - la remarque "a." de @Calli et
    - la première partie du dernier post de @nodgim
    car ce sont les plus rapides à prendre en compte.

    Je pense que vous avez raison. J'ai modifié directement dans mes deux premiers posts.
  • Bonjour,
    cactus1238 a écrit:
    Lorsque tu dis qu'une certaine propriété est équivalente à la conjecture, tu n'as pas l'air tout à fait sûr de toi. Pourquoi ne pas esquisser une idée de démonstration de cette équivalence, dans le sens non trivial ?
    Calli a écrit:
    d. Ce serait bien aussi de donner une preuve du fait que Bidule est équivalent à la conjecture de Syracuse.
    Je continue avec
    - la remarque 2 de @cactus1238 et
    - partiellement, la remarque "d." de @Calli

    Voici donc une esquisse de la preuve que ma variante est équivalente à la conjecture de Syracuse.

    Je définis les fonctions $F_1, F_2, F_3, F_4$ de $\mathbb{Z}_2$ dans $\mathbb{Z}_2$: $$
    F_1(X) = 3X - \text{minp}(X) \\
    F_2(X) = 3X \;\Delta\; \text{minp}(X) \\
    F_3 = \delta \circ F_2 \circ \tau \\
    F_4(X) = \big(\delta \circ (X \mapsto 3X) \circ \tau\big)(X) \;\Delta\; 3\text{minp}(X) \\
    $$ On a $F_1 = F_2$ et $F_3 = F_4$ $$
    \begin{array}{lll}
    \text{La conjecture de Syracuse} & \text{est équivalente à } &
    \forall n \in \mathbb{Z}^{<0}, \exists k, l \in \mathbb{N}, F_1^k(n) = -2^l\\
    & \text{qui est équivalent à } &
    \forall n \in \mathbb{Z}^{<0}, \exists k, l \in \mathbb{N}, F_2^k(n) = -2^l\\
    & \text{qui est équivalent à } &
    \forall n \in \mathbb{Z}^{<0}, \exists k, l \in \mathbb{N}, \tau\Big(F_3^k \big(\delta(n)\big)\Big) = -2^l\\
    & \text{qui est équivalent à } &
    \forall X \in \mathbb{N}^* : \#X \text{ est impair } \Longrightarrow \exists k, l \in \mathbb{N}, F_3^k(X) = 2^l\\
    & \text{qui est équivalent à } &
    \forall X \in \mathbb{N}^* : \#X \text{ est impair } \Longrightarrow \exists k, l \in \mathbb{N}, F_4^k(X) = 2^l\\
    & \text{qui est équivalent à } &
    \text{ma variante}\\
    \end{array}
    $$ N'hésitez pas à me demander les détails qui vous intéressent.
  • $\DeclareMathOperator*{\delt}{\LARGE\lower0.8ex\bigtriangleup}$

    Bonsoir,
    Calli a écrit:
    b. Je n'ai pas compris pourquoi $\varphi(\{2n+1 \mid n \in \mathbb{N}\}) = \text{minp} $. Ni $\varphi(\{2n+1 \mid n \in \mathbb{N}\} \cup \{2(2n+1) \mid n \in \mathbb{N}\}) = \text{minpt} $ qui est plus compliqué. Est-ce que tu peux m'expliquer ?

    Pour répondre à cette question "b." de Calli, il faut d'abord que je montre que $\big(\varphi(\mathbb{N}^{*})\big)(X) = -\text{minp}(X)$. En voici donc la preuve.

    $\frac{\text{Lemme}\phantom{\text{pl}}}{}$ $$
    \bigcup_{a \in B}X2^a = \delt_{A \subseteq B\lower1.5ex{\hspace{-4mm}\neq\varnothing}\lower3ex{\hspace{-4mm}\text{fini}}} \bigcap_{a \in A} X2^a
    $$ $\frac{\text{Preuve du lemme}}{}$

    1) Pour $B$ fini,

    1.a) Soit $\displaystyle x \in \delt_{A \subseteq B\lower1.5ex{\hspace{-4mm}\neq\varnothing}\lower3ex{\hspace{-4mm}\text{fini}}} \bigcap_{a \in A} X2^a$.
    On a donc un $A \subseteq B$ et non vide tel que $\forall a \in A, x \in X2^a$. On prend un élément quelconque $a$ de $A$. On a $x \in X2^a$ et $a \in B$.

    1.b) Soit $\displaystyle x \in \bigcup_{a \in B}X2^a$. On a donc un $a \in B$ tel que $x \in X2^a$. Je prends $E = \{b \in B \mid x \in X2^b\}$. $E$ est donc $\neq\varnothing$. Les $A$ inclus dans $B$, $\neq\varnothing$ et tels que $\forall a' \in A, x \in X2^{a'}$ sont tous les $A$ inclus dans $E$ et $\neq\varnothing$. Leur nombre est impair.

    2) Pour $B$ infini, $$
    \begin{array}{l}
    \displaystyle\delt_{A \subseteq B\lower1.5ex{\hspace{-4mm}\neq\varnothing}\lower3ex{\hspace{-4mm}\text{fini}}} \bigcap_{a \in A} X2^a
    = \displaystyle\lim_{n \rightarrow \infty}
    \delt_{A \subseteq B\lower1.5ex{\hspace{-4mm}\neq\varnothing}\lower3ex{\hspace{-4mm}\text{fini}}\lower4.5ex{\hspace{-4mm}A<2^n}} \bigcap_{a \in A} X2^a
    = \displaystyle\lim_{n \rightarrow \infty}
    \delt_{A \subseteq B \cap (2^n-1)\lower1.5ex{\hspace{-14mm}\neq\varnothing}\lower3ex{\hspace{-14mm}\text{fini}}} \bigcap_{a \in A} X2^a \\
    = \displaystyle\lim_{n \rightarrow \infty}
    \bigcup_{a \in B \cap (2^n-1)} X2^a
    = \bigcup_{a \in B} X2^a
    \end{array}
    $$ $\frac{\text{Preuve de }\varphi(\mathbb{N}^{*})(X) = -\text{minp}(X)\phantom{\text{pl}}}{}$ $$
    -\text{minp}(X) = \bigcup_{n \in \mathbb{N}} X2^n
    = \displaystyle\delt_{A \subseteq \mathbb{N}\lower1.5ex{\hspace{-4mm}\neq\varnothing}\lower3ex{\hspace{-4mm}\text{fini}}} \bigcap_{a \in A} X2^a
    = \displaystyle\delt_{A \in \mathbb{N}^*} \bigcap_{a \in A} X2^a
    = \big(\varphi(\mathbb{N}^*)\big)(X)
    $$ Je vais faire la suite de la question "b." de Calli dans un autre post.
  • $\DeclareMathOperator*{\delt}{\LARGE\lower0.8ex\bigtriangleup}$Bonsoir,

    Voici la suite de la réponse à la question "b." de Calli.

    On a $$
    \begin{array}{rll}
    (X \mapsto 2X) & = & \varphi(\{2\})\\
    \big(X \mapsto -\text{minp}(X)\big) & = & \varphi(\mathbb{N}^*) \;\text{ (Voir post précédent)}\\
    \big(X \mapsto -2\text{minp}(X)\big) & = & (X \mapsto 2X) \circ (X \mapsto -\text{minp}(X))
    \end{array}
    $$ Or $$
    \delt_{A \in \{2\}\lower1.5ex{\hspace{-9mm}f:A \rightarrow \mathbb{N}^*}} \{\bigcup_{a \in A} f(a)2^a\}
    = \delt_{n \in \mathbb{N}^*} \{\bigcup_{a \in \{1\}} n2^a\}
    = \delt_{n \in \mathbb{N}^*} \{2n\}
    = \{2n \mid n \in \mathbb{N}^*\}
    $$ Donc $\;\;-2\text{minp}(X) = \varphi(\{2n \mid n \in \mathbb{N}^*\})(X)\;\;$ par application de la formule $\varphi(\mathbb{A}) \circ \varphi(\mathbb{B})$.

    Mais on se rappelle que $\;\;-\text{minp}(X) = \varphi(\mathbb{N}^*)(X)\;$ (Voir post précédent).
    D'autre part, $\;\;\text{minp}(X) \;=\; -\text{minp}(X) \;\;\Delta\;\; -2\text{minp}(X)$.
    On conclut donc que $\;\;\text{minp}(X) = \varphi(\{2n +1 \mid n \in \mathbb{N}\})(X)$.

    La deuxième partie de la question "b." de Calli se prouve de la même manière sachant que $3\text{minp}(X) = 2\text{minp}(X) \;\Delta\; \text{minp}(X)$. Dites-moi si vous en voulez les détails.
  • $\DeclareMathOperator*{\delt}{\LARGE\lower0.8ex\bigtriangleup}$ Bonsoir,

    Je réponds maintenant à la question "c." de Calli.
    Calli a écrit:
    c. Je n'ai pas non plus compris pourquoi $\varphi(\mathbb{A}) \circ \varphi(\mathbb{B}) = \varphi(\mathbb{C}) $.
    $$
    \begin{array}{rcl}
    \varphi(\mathbb{A})\Big(\varphi(\mathbb{B})(X)\Big)
    & = & \delt_{A \in \mathbb{A}} \bigcap_{a \in A} \big(\delt_{B \in \mathbb{B}} \bigcap_{b \in B}X 2^b\big)2^a
    = \delt_{A \in \mathbb{A}} \bigcap_{a \in A} \delt_{B \in \mathbb{B}} \bigcap_{b \in B}X 2^{a+b}
    = \delt_{A \in \mathbb{A}} \delt_{f : A \rightarrow \mathbb{B}} \bigcap_{a \in A} \bigcap_{b \in f(a)}X 2^{a+b} \\
    & = & \delt_{A \in \mathbb{A}} \delt_{f : A \rightarrow \mathbb{B}} \bigcap_{c \in C}X 2^c \hspace{1cm}\text{ ( où } C = \{a+b \mid a \in A, b \in f(a)\} = \bigcup_{a \in A}f(a)2^a \text{ ) } \\
    & = & \delt_{C \in \mathbb{C}} \bigcap_{c \in C}X 2^c \hspace{1cm}\text{ ( où } \mathbb{C} = \delt_{A \in \mathbb{A} \land f : A \rightarrow \mathbb{B}} \{\bigcup_{a \in A}f(a)2^a\} \text{ ) }
    \end{array}
    $$ N'hésitez pas à me demander les détails qui vous intéressent.
  • $\DeclareMathOperator*{\delt}{\LARGE\lower0.8ex\bigtriangleup}$Bonsoir,
    Calli a écrit:
    e. Pareil pour $\varphi(\mathbb{T}) = \delta \circ (X \mapsto 3X) \circ \tau$

    Je vais donc montrer que $\varphi(\mathbb{T}) = \delta \circ (X \mapsto 3X) \circ \tau$.

    Pour cela, il faut d'abord, que je donne quelques préliminaires.

    Je définis "cont, alt, $\varepsilon$" par : pour tout $X \in \mathbb{Z}_2$, pour tout $i \in \mathbb{Z}$, $$
    \text{cont}(X,i) =
    i - \min(\{k \in \mathbb{Z} \mid [\![k,i[\![ \subseteq X\}) \\
    \text{alt}(X,i) = i - \min(\{k \in \mathbb{Z} \mid \forall l \in [\![k,i[\![,\ l \notin X \Leftrightarrow (l+1) \in X\}) \\
    \varepsilon = \delta \circ (X \mapsto 3X) \circ \tau
    $$ Je noterai "$P \text{ xor } Q$" pour $(P \land \neg Q) \lor (\neg P \land Q)$.

    $\frac{\text{Lemme}\phantom{\text{pl}}}{}$
    Je vais d'abord montrer que $\forall X \in \mathbb{N}, \forall i \in \mathbb{N}$, on a $$
    i \in \varepsilon(X) \Longleftrightarrow
    \begin{cases}
    i \notin X \text{ et } i-1 \in X \\
    \text{ou}\\
    i-1 \notin X \text{ et } i \in X \text{ et } \text{cont}(X, i-1) \text{ est pair}\\
    \text{ou}\\
    i-1 \notin X \text{ et } i \notin X \text{ et } \text{cont}(X, i-1) \text{ est impair}
    \end{cases}
    $$ $\frac{\text{Preuve du sens $\Longleftarrow$ du lemme}\phantom{\text{pl}}}{}$
    • Si $i \notin X \text{ et } i-1 \in X$
      On a alors $$
      \begin{cases}
      i \notin \tau(X) \text{ et } i-1 \notin \tau(X) \text{ et } i-2 \in \tau(X) \\
      \text{ou}\\
      i \in \tau(X) \text{ et } i-1 \in \tau(X) \text{ et } i-2 \notin \tau(X) \\
      \end{cases}
      $$ Dans ces deux sous-cas, on a $$
      \begin{cases}
      i \notin 3\tau(X) \text{ et } i-1 \in 3\tau(X) \\
      \text{ou}\\
      i \in 3\tau(X) \text{ et } i-1 \notin 3\tau(X) \\
      \end{cases}
      $$ Dans ces deux derniers sous-cas, on trouve $i \in \delta(3\tau(X))$
      $\phantom{pl}$
    • Si $i-1 \notin X \text{ et } i \in X \text{ et } \text{cont}(X, i-1) \text{ est pair}$
      On a alors $$
      \begin{cases}
      i \in \tau(X) \text{ et } i-1 \notin \tau(X) \text{ et } \text{alt}(\tau(X), i-2) \text{ est pair} \\
      \text{ou}\\
      i \notin \tau(X) \text{ et } i-1 \in \tau(X) \text{ et } \text{alt}(\tau(X), i-2) \text{ est pair} \\
      \end{cases}
      $$ Dans ces deux sous-cas, on a de nouveau $$
      \begin{cases}
      i \notin 3\tau(X) \text{ et } i-1 \in 3\tau(X) \\
      \text{ou}\\
      i \in 3\tau(X) \text{ et } i-1 \notin 3\tau(X) \\
      \end{cases}
      $$ Dans ces deux derniers sous-cas, on trouve encore $i \in \delta(3\tau(X))$
      $\phantom{pl}$
    • L'autre cas se montre de la même manière

    Je vais faire la suite dans un autre post.
  • $\DeclareMathOperator*{\delt}{\LARGE\lower0.8ex\bigtriangleup}$Bonsoir,

    Voici la suite de la preuve de $\varphi(\mathbb{T}) = \delta \circ (X \mapsto 3X) \circ \tau$.

    $\frac{\text{Preuve du sens $\Longrightarrow$ du lemme (par contraposée)}\phantom{\text{pl}}}{}$

    La négation du membre de droite peut se réécrire : $$
    \begin{cases}
    i \in X \text{ et } i-1 \in X \\
    \text{ou}\\
    i-1 \notin X \text{ et } i \in X \text{ et } \text{cont}(X, i-1) \text{ est impair}\\
    \text{ou}\\
    i-1 \notin X \text{ et } i \notin X \text{ et } \text{cont}(X, i-1) \text{ est pair}
    \end{cases}
    $$ Tous ces cas se montrent de la même manière que les deux cas déjà montrés pour l'autre sens.

    $\frac{\text{Preuve de l'énoncé de départ : }\varphi(\mathbb{T}) = \delta \circ (X \mapsto 3X) \circ \tau\phantom{\text{pl}}}{}$

    On a donc $$
    \begin{array}{rcl}
    i \in \varepsilon(X) & \Longleftrightarrow &
    \begin{cases}
    i \notin X \text{ et } i-1 \in X \\
    \text{ou}\\
    i-1 \notin X \text{ et } i \in X \text{ et } \text{cont}(X, i-1) \text{ est pair}\\
    \text{ou}\\
    i-1 \notin X \text{ et } i \notin X \text{ et } \text{cont}(X, i-1) \text{ est impair}
    \end{cases} \\
    & \Longleftrightarrow & i \in X \text{ xor } i-1 \in X \text{ xor } (i-1 \notin X \text{ et } \text{cont}(X, i-1) \text{ est impair}) \\
    & \Longleftrightarrow & i \in X \text{ xor } i-1 \in X \text{ xor } \Big(i-1 \notin X \text{ et } \exists p \text{ pair} \geq 2, \displaystyle\bigwedge_{k \in [\![2,p]\!]} (i-k \in X) \land i-p-1 \notin X \Big)
    \end{array}
    $$ Et donc $$
    \begin{array}{rcl}
    \varepsilon(X) & = & X \;\Delta\; 2X \;\Delta\; \Bigg( (2X \;\Delta\; \mathbb{Z}) \cap \displaystyle\delt_{p \text{ pair} \geq 2} \Big((2^{p+1}X \;\Delta\; \mathbb{Z})\bigcap_{k \in [\![2,p]\!]} 2^kX\Big) \Bigg) \\
    & = & X \;\Delta\; 2X \;\Delta\; \Bigg( (2X \;\Delta\; \mathbb{Z}) \cap \displaystyle\delt_{p \geq 2} \bigcap_{k \in [\![2,p]\!]} 2^kX \Bigg) \\
    & = & X \;\Delta\; 2X \;\Delta\; \Bigg( \displaystyle\delt_{p \geq 2} \bigcap_{k \in [\![1,p]\!]} 2^kX \Bigg) \;\Delta\; \Bigg( \displaystyle\delt_{p \geq 2} \bigcap_{k \in [\![2,p]\!]} 2^kX \Bigg) \\
    & = & X \;\Delta\; \Bigg( \displaystyle\delt_{p \geq 1} \bigcap_{k \in [\![1,p]\!]} 2^kX \Bigg) \;\Delta\; \Bigg( \displaystyle\delt_{p \geq 2} \bigcap_{k \in [\![2,p]\!]} 2^kX \Bigg) \\
    & = & \Bigg( \displaystyle\delt_{A \in \{1\}} \bigcap_{a \in A} X2^a \Bigg) \;\Delta\; \Bigg( \displaystyle\delt_{p \geq 2} \bigcap_{k \in 2^p-2} 2^kX \Bigg) \;\Delta\; \Bigg( \displaystyle\delt_{p \geq 3} \bigcap_{k \in 2^p-4} 2^kX \Bigg) \\
    & = & \Big(\varphi(\mathbb{T})\Big)(X)
    \end{array}
    $$ N'hésitez pas à me demander les détails qui vous intéressent.
  • Calli a écrit:
    http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?43,2074986,2076496#msg-2076496
    La formule de $\varphi(\Bbb A)\circ\varphi(\Bbb B)$ n'est pas très belle. En plus il faut l'itérer et avec des ${\rm minpt}$ qui se rajoutent... Je ne sais pas si tout ça va être exploitable (à première vue, car je n'ai pas regardé en détails).

    Merci pour l'avis. En effet, je ne sais pas non plus si ça va être exploitable.
  • J'avais complétement oublié ce fil. Il faut dire qu'il y a eu récemment plein de fils sur Syracuse et je n'en lis aucun, à part celui-là que j'avais un peu regardé, donc j'ai pris l'habitude d'ignorer les messages sur Syracuse. Mais je jetterai un œil à tes derniers messages, Rondo, quand j'aurai le temps.
  • Rondo, peux-tu expliquer pourquoi la conjecture de Syracuse est équivalente à $\forall n \in \mathbb{Z}^{<0},\ \exists k, l \in \mathbb{N},\ F_1^k(n) = -2^l$ ?
    Et dans "$\text{cont}(X,i) =i - \min(\{k \in \mathbb{Z} \mid [\![k,i[\![ \,\subseteq X\}) $", en fait $k\in\Bbb N$ puisque $X\subset\Bbb N$, non ?
    Je regarderai le reste plus tard.
  • $\DeclareMathOperator*{\delt}{\LARGE\lower0.8ex\bigtriangleup}$ Bonsoir,
    lourrran a écrit:
    La formulation classique de Syracuse, c'est : on a une fonction $S$ de $\mathbb{N}^*$ vers $\mathbb{N}^*$, définie par $S(i)=i/2$ si $i$ est pair, et $S(i)=(3i+1)/2$ si $i$ est impair. Et on cherche à prouver que pour tout entier $i$ non nul, il existe un entier $n$ tel que $S^n(i)=1$

    Oui, effectivement, c'est la formulation classique la plus courante, il me semble.

    Il y a aussi une autre formulation assez classique : soit la fonction $T$ de $\{2k+1 \mid k \in \mathbb{N}\}$ dans $\{2k+1 \mid k \in \mathbb{N}\}$, définie par $T(i)=(3i+1)/2^\alpha$ où $\alpha$ est le plus grand entier positif tel que $3i+1$ est divisible par $2^\alpha$. On cherche à prouver que pour tout entier positif impair $i$, il existe un entier positif $n$ tel que $T^n(i)=1$

    Voici encore une autre formulation, peut-être un peu moins classique : soit la fonction $V$ de $\mathbb{N}^*$ dans $\mathbb{N}^*$, définie par $V(i)=3i+2^\alpha$ où $\alpha$ est le plus grand entier positif tel que $i$ est divisible par $2^\alpha$. On cherche à prouver que pour tout entier positif non nul $i$, il existe un entier positif $n$ tel que $V^n(i)$ est une puissance entière de deux.

    C'est de cette dernière formulation que je suis parti.
    lourrran a écrit:
    une bijection $b$ entre $\mathbb{N}^*$ et cet ensemble $\mathbb{A}$.

    Effectivement, dans ce que j'ai écrit, il y a une bijection.
    Soit $\mathbb{M} = \{n \in \mathbb{N}^* \mid \#n \equiv 1 \;(\!\!\!\!\mod 2) \}$.
    $\mathbb{M}$ est donc l'ensemble des entiers positifs dont la représentation binaire comporte un nombre impair de bits à $1$.
    La bijection est la fonction $\sigma : \mathbb{N}^* \longrightarrow \mathbb{M}, n \mapsto \delta(-n)$.

    La fonction correspondant à la fonction $V$ par la bijection $\sigma$ est la fonction $W$ définie par $W(X) = \delta(3\tau(X)) \;\Delta\; 3\text{minp}(X)$

    La nouvelle formulation sera donc : soit la fonction $W$ de $\mathbb{M}$ dans $\mathbb{M}$, définie par $W(i)=\delta(3\tau(i)) \;\Delta\; 3\text{minp}(i)$. On cherche à prouver que pour tout $i$ dans $\mathbb{M}$, il existe un entier positif $n$ tel que $W^n(i)$ est une puissance entière de deux.
    lourrran a écrit:
    Ici, l'idée, c'est de ...

    Je dirais plutôt que l'idée principale est ici de remplacer des calculs avec reports (addition, multiplication par 3)(lorsqu'on effectue le calcul en binaire) par des calculs sans report (xor bit à bit, and bit à bit ) grâce à la fonction $\varphi$. La bijection est là seulement pour simplifier un peu.
    lourrran a écrit:
    l'expression de la fonction $\mathbb{S}()$ semble compliquée

    Effectivement, l'expression de $W$ est compliquée. C'est $\varphi(\mathbb{W})$ où $$
    \mathbb{W} = \{2n+1 \mid n \in \mathbb{N}^*\} \cup \Big(\{2(2n+1)\mid n \in \mathbb{N} \} \setminus \{2(2^n-1) \mid n \in \mathbb{N}^*\}\Big) \cup \{4(2^n-1) \mid n \in \mathbb{N}^*\}
    $$ De façon approximative, $\mathbb{W} = \{3,4,5,7,9,10,11,12,13,15,17,18,19,21,22,23,25, \ldots\}$

    La seule simplification apportée serait qu'il n'y aurait plus à raisonner sur des reports.
  • Bonsoir,
    nodgim a écrit:
    Cela dit, utiliser cet artifice, je l'avais déjà tenté, dans l'espoir d'y découvrir une propriété dans la fonction 3n + 1. En vain.

    Je serais très intéressé de connaître en quoi consistait ta tentative.
  • Bonsoir,
    Calli a écrit:
    peux-tu expliquer pourquoi la conjecture de Syracuse est équivalente à $\forall n \in \mathbb{Z}^{<0},\ \exists k, l \in \mathbb{N},\ F_1^k(n) = -2^l$ ?

    Je définis la fonction $F_{-2}$ de $\{2i+1 \mid i \in \mathbb{N}\}$ dans $\{2i+1 \mid i \in \mathbb{N}\}$: $$
    F_{-2}(X) = \frac{3X+1}{2^\alpha} \text{ où $\alpha$ est le plus grand entier tel que $2^\alpha$ divise $3X+1$}
    $$ Je définis les fonctions $F_{-1}, F_0, F_1$ de $\mathbb{Z}_2$ dans $\mathbb{Z}_2$: $$
    F_{-1}(X) = 3X + 2^\alpha \text{ où $\alpha$ est le plus grand entier tel que $2^\alpha$ divise $X$} \\
    F_0(X) = 3X - 2^\alpha \text{ où $\alpha$ est le plus grand entier tel que $2^\alpha$ divise $X$} \\
    F_1(X) = 3X - \text{minp}(X) \\
    $$ On a $F_0 = F_1$ $$
    \begin{array}{lll}
    \text{La conjecture de Syracuse} & \text{est équivalente à } &
    \forall n \in \{2i+1 \mid i \in \mathbb{N}\}, \exists k \in \mathbb{N}, F_{-2}^k(n) = 1\\
    & \text{qui est équivalent à } &
    \forall n \in \mathbb{N}^*, \exists k, l \in \mathbb{N}, F_{-1}^k(n) = 2^l\\
    & \text{qui est équivalent à } &
    \forall n \in \mathbb{Z}^{<0}, \exists k, l \in \mathbb{N}, F_0^k(n) = -2^l\\
    & \text{qui est équivalent à } &
    \forall n \in \mathbb{Z}^{<0}, \exists k, l \in \mathbb{N}, F_1^k(n) = -2^l\\
    \end{array}
    $$ N'hésitez pas à me demander les détails qui vous intéressent.
  • Bonjour,
    Calli a écrit:
    dans "$\text{cont}(X,i) =i - \min(\{k \in \mathbb{Z} \mid [\![k,i[\![ \,\subseteq X\}) $", en fait $k\in\Bbb N$ puisque $X\subset\Bbb N$, non ?

    Si. Tu as raison.
  • Bonjour,

    J'essaie maintenant de vous expliquer comment j'en suis venu à cette idée. Je serai moins rigoureux et sans-doute un peu en dehors des mathématiques.

    J'ai d'abord essayé l'algorithme de Syracuse sur quelques nombres (s'il est pair, je divise par deux ; s'il est impair, je multiplie par trois et j'ajoute 1).

    J'ai d'abord essayé avec un nombre, par exemple, j'ai pris le nombre dix-neuf.
    J'ai voulu l'exprimer de la façon la plus simple possible pour ne pas mettre d'apriori.
    Je l'ai donc exprimé en écriture unaire.

    $\frac{\text{Investigation en écriture unaire}\phantom{\text{pl}}}{}$

    Dix-neuf, en écriture unaire, s'écrit $1111111111111111111$ (il y a dix-neuf $1$).

    La première étape, c'est de voir s'il est pair.
    En unaire, on ne voit pas bien. Il faut faire des groupes de deux. Voici ce que ça donne (chaque groupe de deux est écrit verticalement) :$$
    \begin{array}{ccccccccccc}
    1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & & \\
    1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & & 1
    \end{array}
    $$ Là, on voit tout de suite que c'est impair.

    Après il faut donc multiplier par 3 et ajouter 1. $$
    \begin{array}{cccccccccccc}
    1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & & &\\
    1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & & 1 &\\
    \\
    1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & & &\\
    1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & & 1 &\\
    \\
    1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & & &\\
    1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & & 1 & 1\\
    \end{array}
    $$ Ensuite, il faut voir si c'est pair. Ici, c'est plus facile, on a déjà les groupes de deux (verticaux). Il n'y a plus que quatre 1 isolé. C'est donc pair.

    Maintenant, il faut diviser par deux. On garde une ligne sur deux (il nous reste 3 lignes, ce qui est normal puisque c'était des groupes de deux, qu'on a multiplié par 3 et divisé par 2) et il reste deux 1 isolés. On obtient :$$
    \begin{array}{cccccccccccc}
    1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & & &\\
    1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & & &\\
    1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & & 1 & 1\\
    \end{array}
    $$ Maintenant, il faut de nouveau voir si c'est pair. Regardons du côté des lignes. C'est systématiquement 3 lignes. Un ensemble de deux lignes est pair. Il reste donc une seule ligne à regarder. Autrement dit, pour voir la parité de cet ensemble de trois lignes, il suffit de voir la parité d'une seule ligne. C'est-à-dire : "La ligne suivante est-elle paire ?". $$
    \begin{array}{ccccccccc}
    1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1
    \end{array}
    $$ Pour cela, il faut refaire des groupes de deux (chaque groupe de deux est écrit verticalement). Ce qui donne :$$
    \begin{array}{ccccccccc}
    1 & 1 & 1 & 1 & & \\
    1 & 1 & 1 & 1 & & 1
    \end{array}
    $$ Mais alors on aurait pu préparer le coup quand on a fait les groupes de deux au départ. On avait obtenu $$
    \begin{array}{ccccccccccc}
    1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & & \\
    1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & & 1
    \end{array}
    $$ c'est-à-dire qu'on avait deux lignes. On aurait pu faire des groupes de deux dans chaque ligne. On aurait eu (chaque groupe de deux est écrit verticalement) :$$
    \begin{array}{cccccccccccc}
    1 & 1 & 1 & 1 & & & & &\\
    1 & 1 & 1 & 1 & & 1 & & &\\
    \\
    1 & 1 & 1 & 1 & & & & &\\
    1 & 1 & 1 & 1 & & 1 & & & 1
    \end{array}
    $$ Mais, il existe une notation mathématique qui fait ça très bien, c'est l'écriture binaire.
    Je me suis donc dit : "Ce serait peut-être mieux en binaire".

    J'ai donc recommencé en écriture binaire.

    Je mettrai la suite dans un autre post.
  • Voici la suite.

    $\frac{\text{Investigation en écriture binaire}\phantom{\text{pl}}}{}$

    Dix-neuf, en écriture binaire, s'écrit : $10011$.

    Il faut voir s'il est pair. Cette fois-ci, c'est facile, il suffit de regarder le dernier chiffre. Ici, c'est $1$, il est donc impair.

    Maintenant, il faut le multiplier par 3 et ajouter 1. C'est un peu plus difficile mais on peut le faire par "calcul écrit" car le triple d'un nombre est la somme du nombre et de son double. Pour faire "fois $3$ plus $1$", il suffit donc de faire la somme du nombre et de son double plus un.$$
    \begin{array}{ccccccc}
    & & 1 & 0 & 0 & 1 & 1\\
    + & 1 & 0 & 0 & 1 & 1 & 1\\
    \hline
    & 1 & 1 & 1 & 0 & 1 & 0\\
    \end{array}
    $$ Voilà, l'étape est faite. Maintenant, de nouveau, il faut regarder la parité. Ça finit par un zéro, donc c'est pair, il faut le diviser par deux. C'est facile, on retire un zéro à droite. C'est même encore plus facile, on peut faire parfois plusieurs étapes en retirant tous les zéros à droite.

    Finalement, je me suis dit : "Pourquoi, enlever ces zéros, je peux les laisser et au lieu d'ajouter 1, j'ajoute la bonne puissance de deux. Au lieu, de finir par tomber sur $1$, il faudra finir par tomber sur une puissance de deux".
    Voici ce que cela donne pour dix-neuf (la première ligne est dix-neuf, les suivantes sont les résultats de l'opération "fois $3$ plus la bonne puissance de $2$"):$$
    \begin{array}{p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}}
    & & & & & & & & & & 1 & 0 & 0 & 1 & 1\\[-1mm]
    & & & & & & & & & 1 & 1 & 1 & 0 & 1 & 0\\[-1mm]
    & & & & & & & 1 & 0 & 1 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0\\[-1mm]
    & & & & & 1 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\[-1mm]
    & & & & 1 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\[-1mm]
    & & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\[-1mm]
    1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\[-1mm]
    \end{array}
    $$ Personnellement, je trouve qu'on voit mieux si on n'écrit pas les zéros de droite et qu'on remplace ceux du milieu par ".".$$
    \begin{array}{p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}}
    & & & & & & & & & & 1 & . & . & 1 & 1\\[-1mm]
    & & & & & & & & & 1 & 1 & 1 & . & 1 & \\[-1mm]
    & & & & & & & 1 & . & 1 & 1 & & & & \\[-1mm]
    & & & & & 1 & . & . & . & 1 & & & & & \\[-1mm]
    & & & & 1 & 1 & . & 1 & & & & & & & \\[-1mm]
    & & 1 & . & 1 & & & & & & & & & & \\[-1mm]
    1 & & & & & & & & & & & & & & \\[-1mm]
    \end{array}
    $$ J'ai refait l'exercice pour vingt-sept. Voici ce que ça donne (cette fois, les bits à 1 sont représentés par des petits carrés noirs à la place des "$1$").
    addon.php?43,module=embed_images,file_id=109598
    À gauche, cela dessine une ligne (ligne orange) plutôt régulière, c'est normal : on multiplie tout le temps par 3.

    À droite, c'est irrégulier. Je me suis dit qu'il fallait que j'essaie de comprendre cette irrégularité pour avoir une chance de savoir si ça finit toujours par 1. Je me suis dit que, pour cela, il fallait que je comprenne de quelle façon chaque étape modifie la structure des bits.

    J'ai donc réfléchi à l'addition en binaire. Normalement, on la fait de droite à gauche en faisant à chaque fois les reports nécessaires.
    J'ai eu l'impression que le raisonnement serait plus facile si on n'avait plus ce système de report et qu'on pouvait faire les opérations sur tous les bits en parallèle. C'est alors que j'ai voulu exprimer l'addition en binaire par une combinaison d'opérations sans report.

    D'autre part, j'ai observé une petite partie du dessin (cadre bleu). J'ai remarqué qu'il y avait une alternance de bits à gauche du triangle noir (cadre rouge). Selon que la rangée de départ (cadre vert) est de longueur paire ou impaire, on va tomber à la fin du triangle noir sur le bit 0 ou 1 de l'alternance. Je me suis dis alors que ça pourrait peut-être aider d'avoir l'expression en binaire de la longueur d'une série de bits. Comme cela me semblait compliqué, je me suis dis que ça suffirait peut-être d'avoir l'expression en binaire de la position de chaque bit. C'est ce qui m'a amené à vouloir essayer le modèle d'Ackermann. Dans ce modèle, j'ai voulu exprimer l'addition sans avoir besoin de faire les reports de droite à gauche.

    Je mettrai la suite dans un autre post.

    Image(s) jointe(s) :109598
  • Là, ton dernier dessin me parle, c'est quelque chose que j'ai fait il y a très longtemps. J'avais appelé ça " savoir calculer le Syracusien".
    Mais rien n'en est sorti en analyse. La petite différence est que je mettais le poids fort à droite, ça permet de travailler de gauche à droite.
    Quand on est habitué, ça se fait facilement.

    11000011
    0101001001
    00000111011
    0000001100101
    00000001011111
    0000000000111101
    000000000001110001
    0000000000001101011
    000000000000010000101
    0000000000000001001111
    000000000000000001101101
    00000000000000000010010001
    000000000000000000000110011
    00000000000000000000001011001
    000000000000000000000000010111
    00000000000000000000000000001101
    0000000000000000000000000000010001
    00000000000000000000000000000001011
    0000000000000000000000000000000000101
    000000000000000000000000000000000000001
  • Merci, nodgim, pour ta réaction. Effectivement, c'est pareil. On peut choisir le sens qu'on préfère.
  • Bonjour,

    aaaba
    abbbba
    aabaaa
    aaaaba
    aaabbba
    aaaabbba

    est le début d'une suite de mots ainsi définie:

    1)tous les mots commencent et finissent par $a$
    2)chaque mot a la longueur du précédent si sous le dernier $a$ de ce précédent se trouve un $a$; si sous le dernier $a$ de ce précédent se trouve un $b$ on rajoute un $a$ après ce $b$.
    3)chaque lettre qui est sous une lettre du mot précédent est la même que sa précédente (i.e. sa voisine de gauche) sauf si elle se trouve "sous un alternateur"; un alternateur est un
    $x$
    $yy$
    où $\{x,y\}=\{a,b\}$ (i.e. $x\neq y$)
    Ainsi, $x\neq y$ et
    $x$
    $yy$
    $zt$
    implique $z\neq t$.

    PS: On peut remplacer $a$ par $0$ et $b$ par $1$; si je ne l'ai pas fait, c'est pour des raisons purement typographiques: le $a$ et le $b$ ont la même largeur tandis que le $0$ et et le $1$ n'ont pas la même largeur, si bien que lorsqu'on écrit les mots les uns sous les autres avec des $0$ et des $1$ on ne voit pas bien qui est au dessous de quoi. Il y a sûrement une façon Latex de bien faire...
    mon histoire d'alternateur devient: si $x+y=1$ et si
    $x$
    $yy$
    $zt$, alors $z+t=1$



    Avant d'aller plus loin, je voudrais savoir si je suis clair et si mes règles sont compréhensibles. Je le verrai si vous me donnez quelques uns des termes suivants.

    Amicalement
    Paul
  • bonsoir depasse

    je propose pour les mots suivants

    aaaaaaaa
    aaaaababa

    si mon résultat est correct, j'avoue avoir déduit la logique plutôt que bien compris ta rédaction.

    Voici ma compréhension:
    1) la première lettre du mot suivant est a
    2) Déternination des lettres suivantes:
    A-t-on un alternateur:
    Oui: alors si la lettre précédente est a on obtient b (et inversement si la lettre précédente est b on obtient a)
    Non: alors on obtient la même lettre que la précédente
    3) lorsque le mot suivant est de même longueur que le précédant, si la dernière lettre du mot suivant est un b alors on ajoute un a

    Alternateur: la n ième lettre d'un mot m possède un alternateur si les n-1 et n ième lettres du mot m-1 sont identiques ET que que la n-1 ième lettre du mot m-2 est différente de la n-1 et n ième lettre du mot m-1.
  • Bonjour,

    @depasse : Bravo, tu as modélisé les suites de Syracuse (dans la forme que j'ai donnée) (tournées d'un angle droit dans le sens anti-horaire) par un automate cellulaire.

    @fredo : Merci pour ton explicitation de l'algorithme de @depasse.

    Voici une implémentation de l'exemple (suite de Syracuse pour 19) en python :
    lesLignes = [] ; lesLignes.append('00010') ; lesLignes.append('011110')
    
    def suiv(ligneMoins2, ligneMoins1):
    	result = []
    	result.append(0)
    	for k in range(1,len(ligneMoins1)):
    		mur = int(ligneMoins1[k-1]) ^ int(ligneMoins1[k]) ^ 1
    		murEspace = int(ligneMoins2[k-1]) ^ int(ligneMoins1[k-1])
    		result.append( result[k-1] ^ (mur & murEspace) )
    	if result[len(ligneMoins1)-1] == 1:
    		result.append(0)
    	return ''.join(map(str,result))
    
    print(lesLignes[0]) ; print(lesLignes[1])
    for n in range(2, 20):
    	lesLignes.append(suiv(lesLignes[n-2], lesLignes[n-1]))
    	print(lesLignes[n])
    
    et voici le résultat :
    00010
    011110
    001000
    000010
    0001110
    00001110
    00000000
    000001010
    000000000
    000000110
    0000000110
    0000000000
    0000000010
    0000000000
    00000000010
    00000000000
    000000000010
    000000000000
    0000000000010
    0000000000000
    
  • Bonjour,

    Merci fredo et rondo de m'avoir compris!

    Après le unaire, puis le binaire, vient le ternaire:

    Il est intéressant de comparer la dernière liste de rondo avec celle là:

    02011
    010021
    001122
    000211
    0001021
    00001221
    00000222
    000001111
    000000202
    000000101
    0000000121
    0000000022
    0000000011
    0000000002
    00000000011
    00000000002
  • $\DeclareMathOperator*{\delt}{\LARGE\lower0.8ex\bigtriangleup}$
    rondo a écrit:
    J'essaie maintenant de vous expliquer comment j'en suis venu à cette idée
    ...
    J'ai donc recommencé en écriture binaire.
    ...
    rondo a écrit:
    Voici la suite.
    ...
    C'est ce qui m'a amené à vouloir essayer le modèle d'Ackermann.
    ...
    Voici donc la suite de ces deux posts.

    $\frac{\text{Investigation avec le modèle d'Ackermann}\phantom{\text{pl}}}{}$

    J'ai d'abord trouvé cette formule $X + Y = (X \;\Delta\; Y) + 2(X \cap Y)$. Ensuite, j'ai recommencé à développer le membre de droite et je suis arrivé à la formule : $$
    X + Y = \delt_{\langle A,B \rangle \in \mathbb{A}\text{dd}}\Bigg(\Big(\bigcap_{a \in A} 2^aX\Big) \cap \Big(\bigcap_{b \in B} 2^bY\Big)\Bigg)
    $$ $$
    \text{où on convient que } \bigcap_{a \in \varnothing} f(a) = \mathbb{Z}
    $$ $$
    \text{et où } \mathbb{A}\text{dd} = \{\langle A,B \rangle \in \mathbb{N} \times \mathbb{N} \mid A \tilde{+} B = 1\}
    $$ $$
    \text{où } \tilde{+} \text{ est l'addition en binaire, sauf que les reports sont faits de gauche à droite.}
    $$

    De façon approximative : $$
    \mathbb{A}\text{dd} = \{\langle 0,1 \rangle, \langle 1,0 \rangle, \langle 2,2 \rangle, \langle 4,6 \rangle, \langle 6,4 \rangle, \langle 8,14 \rangle, \langle 10,12 \rangle, \langle 12,10 \rangle\, \langle 14,8 \rangle, \ldots\}
    $$

    J'ai ensuite fait le même procédé pour la multiplication par 3 (addition du nombre et de son double).
    C'est là que j'ai trouvé la formule : $$
    3X = \delt_{A \in \mathbb{A}}\bigcap_{a \in A}2^aX
    $$ Où le $\mathbb{A}$ avait une expression compliquée. J'ai pu simplifier en utilisant $\delta(3\tau(X))$ à la place de $3X$.
  • Bonjour,
    depasse a écrit:
    Il est intéressant de comparer la dernière liste de rondo avec celle là:
    @depasse : Je serais très intéressé si tu donnais les détails de ta comparaison binaire/ternaire.
  • @rondo,

    Si tu es à cours d'idée je te propose d'aller voir mon automate, à l'adresse http://vodixi.com/automate/

    Il construit la représentation binaire des termes impairs successifs d'une suite de Collatz à l'aide de quelques règles simples. Je précise que le bit de poids faible est à gauche.
  • Bonjour,

    @rondo
    $a_{ij}$ (resp. $b_{ij}$) désignant la $j^{ème}$ lettre du $i^{ème}$ mot de ma (resp. ta) liste,
    $b_{ij}$ est la somme (modulo $2$) des $a_{ik}$, $k$ variant de $1$ à $j$.
  • @rondo (et les autres)

    Je crois comprendre que sur ce fil, on s'amuse bien. Ce n'est pas tous les jours sur le forum et encore moins dans la rubrique Stham. J'ai une faveur à te demander mais surtout ne te sens pas obligé de ...

    1. J'ai parcouru un peu le fil mais pas assez, j'en conviens. Est ce que tu pourrais m'expliquer le résultat dans ton post http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?43,2074986,2098138#msg-2098138 dans lequel tu mentionnes ``suite de Syracuse pour 19'' et le résultat de ton programme Python consiste en 20 mots de $0,1$, les deux premiers $00010$, $011110$ étant entrés ``en dur'' dans ton programme Python.

    Sans aucun doute, il s'agit d'un codage ... mais de quoi, comment ? Je vois juste que la suite des itérations de Syracuse sur 19 est de longueur 20 (ou 21 selon la manière de compter).
    [color=#000000][ 19, 58, 29, 88, 44, 22, 11, 34, 17, 52, 26, 13, 40, 20, 10, 5, 16, 8, 4, 2, 1 ]
    [/color]
    

    2. Tu peux répondre ``Tu n'as qu'à lire le fil depuis le début et tu sauras''. Ou ne pas répondre du tout (bis).

    3. Et pourquoi je veux savoir ? Pour m'amuser, pardi. Coder, programmer ..etc... Rien de plus (conjecture de Syracuse, pas pour mézigue).

    4. Une dernière question. Même si je n'ai pas lu de manière assez attentive tes posts, je les trouve vachement soignés. Ma question : pourquoi avoir choisi cette rubrique Stham, qui est assez souvent (mais pas toujours) le refuge de certains blaireaux ? Pourquoi pas Algèbre ou Combinatoire voir Arithmétique ?

    En attendant, merci. Et bonne continuation.
  • Bonjour Claude,

    content de te lire.

    C'est pur hasard si la suite de syracuse de dix-neuf est de longueur à peu près dix-neuf (affirmation gratuite certes).
    Le codage de dix-neuf en base trois est $201$ et ma liste donne la suite de dix-neuf en base trois:

    $T1$

    $02011$
    $010021$
    $001122$
    $000211 $
    $0001021$
    $ 00001221 $
    $ 00000222 $
    $ 000001111 $
    $000000101$
    $ 0000000121 $
    $ 0000000022$
    $ 0000000011$
    $ 0000000002$
    $ 00000000011$
    $00000000002$

    $T2$

    $19~~58$
    $~~~~~~29~~88$
    $~~~~~~~~~~~~44$
    $~~~~~~~~~~~~22$
    $~~~~~~~~~~~~11~~34$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~17~~52$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~26$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~13~~40$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~20$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~10$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~5~~16$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~8$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~4$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~2$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~1~~4$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~2$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~1$

    $T3$

    $19~~58$
    $~~9~~29~~88$
    $~~4~~14~~44$
    $~~2~~~~7~~22$
    $~~1~~~~3~~11~~34$
    $~~~~~~~~1~~~~5~~17~~52$
    $~~~~~~~~~~~~~~2~~~~8~~26$
    $~~~~~~~~~~~~~~1~~~~4~~13~~40$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~2~~~~6~~20$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~1~~~~3~~10$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~1~~~~5~~16$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~2~~~~8$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~1~~~~4$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~2$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~1~~4$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~2$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~1~~~~4$
    $~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~2$

    $T4$

    $ 10$
    $ 110$
    $ 000$
    $ 010$
    $ 1110$
    $ 01110$
    $ 00000$
    $ 001010$
    $ 000000$
    $ 000110$
    $ 0000110$
    $ 0000000$
    $ 0000010$
    $ 0000000$
    $ 00000010$
    $ 00000000$
    $ 000000010$
    $ 000000000$
    $ 0000000010$
    $ 0000000000$

    $T5$

    $00010$
    $011110$
    $001000$
    $000010$
    $0001110$
    $00001110$
    $00000000$
    $000001010$
    $000000000$
    $000000110$
    $0000000110$
    $0000000000$
    $0000000010$
    $0000000000$
    $00000000010$
    $00000000000$
    $000000000010$
    $000000000000$
    $0000000000010$
    $0000000000000$

    Le tableau T1 donne la suite de dix-neuf en base trois.
    Le tableau T2 donne la suite de dix-neuf en base dix.
    Le tableau T3 complète le tableau T2 en donnant sous chaque nombre son quotient par $2$.
    Le tableau T4 est le tableau T3 congru modulo $2$.
    Le tableau T5 est la liste de rondo. On remarque que T5 amputé de ses trois premières colonnes est T4.

    On remarque que, par lecture de bas en haut, les colonnes de T4 sont les écritures en base deux de celles correspondantes de T3.

    On remarque surtout qu'il est besogneux et sot d'expliquer un lien entre les bases deux et trois en passant par la base dix!

    Le dix est impérialiste tel l'anglais. Hugh!

    Hargne à part, en base trois, la parité d'un nombre est celle du nombre de $1$ dans son écriture.
    L'écriture de dix-neuf en base deux s'obtient à partir de celle en base trois: on effectue la division de dix-neuf par deux, puis du quotient de cette division par deux etc jusqu'à tomber sur $1$. (Là, c'est sûr, on finira par tomber sur $1$ (:P)):

    201 1
    100 1
    011 0
    002 0
    001 1

    On sonne. A demain

    Salut
    Paul

    PS; désolé, mes T1,2,3,4 se télescopent! j'essaie d'arranger ça demain.
    Bonsoir
    .

    Edit: C'est fait, j'espère! A lundi; Merci Claude, je développe lundi
  • Salut Paul,
    Tiens nous revoilà sur un même fil. D'abord merci pour ta réponse. Tu vas penser que ce n'est pas très original de dire cela (c'est très répandu sur le forum). Mais c'est sincère.

    J'ai commencé à lire mais il va falloir y aller mollo vu mon grand âge. Si, si, je t'assure. La première chose que je viens de faire c'est d'automatiser l'affichage de la colonne dite T2 (tu as remarqué qu'entre tes colonnes, il y a du vent dans les voiles).

    Cela donne quelque chose comme ceci because une certaine rupture selon l'itérateur qui s'applique : $x \mapsto 3x + 1$ ou $x \mapsto x/2$. Mais peut-être que je n'ai pas compris l'alignement vertical qu'il faut créer. Pas facile à voir chez toi. Et de toutes manières, je n'ai pas assez lu.
    [color=#000000]> Afficher(19) ;         
     19   58
     29   88
     44
     22
     11   34
     17   52
     26
     13   40
     20
     10
      5   16
      8
      4
      2
      1
    [/color]
    
    Par ailleurs, je vois bien qu'il me manque une dernière ligne.

    Voilà où j'en suis : au point 0 (et peut-être moins) comme tu vois. Je continuerai à lire au petit matin.
  • Bonjour,

    Merci @Wilfrid pour ta suggestion, merci @depasse pour ta réponse, merci @claude_quitté pour tes réactions.
    claude quitté a écrit:
    2. Tu peux répondre ``Tu n'as qu'à lire le fil depuis le début et tu sauras''
    Non, tu n'as pas besoin de lire tout le fil.
    Je pense que le post dont tu parles est indépendant du sujet principal du filest un autre développement de mon investigation en binaire. Celui-ciLe fil était centré sur la fonction $\varphi$ qui permettrait de remplacer l'addition d'un nombre et de son double (effectuée en binaire) par des opérations sans report ("xor" bit à bit, "and" bit à bit).

    Je répondais juste à une remarque de @depasse sur une étape de "comment j'en suis arrivé à cette fonction $\varphi$". Cette étape était le tableau juste avant le graphique avec des petits carrés noirs. Je redonne ce tableau :
    rondo a écrit:
    (la première ligne est dix-neuf, les suivantes sont les résultats de l'opération "fois $3$ plus la bonne puissance de $2$") $$
    \begin{array}{p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}p{0mm}}
    & & & & & & & & & & 1 & 0 & 0 & 1 & 1\\[-1mm]
    & & & & & & & & & 1 & 1 & 1 & 0 & 1 & 0\\[-1mm]
    & & & & & & & 1 & 0 & 1 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0\\[-1mm]
    & & & & & 1 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\[-1mm]
    & & & & 1 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\[-1mm]
    & & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\[-1mm]
    1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\[-1mm]
    \end{array} $$
    claude quitté a écrit:
    1. [...] Je vois juste que la suite des itérations de Syracuse sur 19 est de longueur 20 [...]
    La suite que j'ai considérée est : 19, 29, 11, 17, 13, 5, 1 (je ne prends que les impairs).
    J'ai été jusqu'à 20 de façon un peu arbitraire. C'était juste pour que toutes les étapes soient présentes dans le tableau.
    claude quitté a écrit:
    1. [...] il s'agit d'un codage ... mais de quoi, comment ? [...]
    Il s'agit de l'écriture binaire de la suite de Syracuse commençant par 19. Les nombres sont écrits verticalement à partir de la quatrième colonne.
    claude quitté a écrit:
    1. [...] les deux premiers $00010$, $011110$ étant entrés ``en dur'' [...]
    Je voulais seulement faciliter la compréhension de l'algorithme de @depasse. Mais tu as raison, il serait bien préférable de générer ces deux premières lignes à partir du nombre de départ.
    claude quitté a écrit:
    4. [...] pourquoi avoir choisi cette rubrique Stham
    Merci pour ta suggestion de poster sur un autre forum.
    Mais, comme je l'ai dit au tout début :
    rondo a écrit:
    J'espère être sur le bon sous-forum (j'ai vu que beaucoup de posts concernant ce sujet étaient ici).
    Je n'ai pas trouvé de post sur Syracuse dans les autres rubriques.
  • Rondo,
    Je vois que tu t'es donné beaucoup de mal pour m'expliquer. Alors que si j'avais lu plus attentivement, au lieu d'un vague parcours en diagonale en partant de la fin, je t'aurais évité cette peine. Merci. Car en fait si on regarde bien, tout est écrit : le fait de tourner d'un angle droit dans le sens anti-horaire. Et bien sûr, que dans ton programme Python, on voit qu'il y a une boucle en dur, le coup du range (2, 20).

    Bilan : j'ai compris un petit peu. Je vais voir si j'ai le courage de revenir en arrière dans tous les posts pour comprendre le fil directeur. J'ai une sale manie en maths de ne pas commencer par la première page : je commence en plein milieu et en général, je déchante vite et suis obligé d'aller en arrière.

    Ce qui vient, je l'écris juste pour mézigue en considérant notre nombre fétiche $n=19$. Par programme, je produis la suite de Syracuse que je dispose ainsi.
    [color=#000000] 19   58
     29   88
     44
     22
     11   34
     17   52
     26
     13   40
     20
     10
      5   16
      8
      4
      2
      1
    [/color]
    
    Je ne sais pas si cette disposition est judicieuce. Si elle ne l'est pas, on va dire que c'est de la faute à Paul (Coucou Paul).

    Autre chose qui t'appartient et que tu reconnaitras
    [color=#000000]                                 [ 1, 0, 0, 1, 1 ]
                                  [ 1, 1, 1, 0, 1, 0 ]
                            [ 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0 ]
                      [ 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0 ]
                   [ 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ]
             [ 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ]
       [ 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ]
    [/color]
    
    Par programme on produit ceci qui est la suite des impairs. Dans la colonne de droite, c'est le nombre de divisions par 2 (par exemple dans le passage de 29 à 11, il y a eu 3 divisions par 2).
    [color=#000000]19    1
    29    3
    11    1
    17    2
    13    3
     5    4
     1
    [/color]
    
    Quand je dis que j'ai compris un petit peu, c'est juste cela. Faut maintenant que je regarde l'automate de Paul.
  • J'ai corrigé le télescopage.
    Toutes mes excuses!
  • Paul Je comprends mieux. J'espère que tu n'en as pas trop bavé pour l'alignement. Je me suis permis de donner le nom Paul à ma procédure qui fait un (joli) dessin de T2
    [color=#000000]> Paul(19) ;
     19   58
          29   88
               44
               22
               11   34
                    17   52
                         26
                         13   40
                              20
                              10
                               5   16
                                    8
                                    4
                                    2
                                    1
    [/color]
    
    Cela ne me coûte plus rien de remplacer 19 par 50
    [color=#000000]> Paul(50) ;                                                                                                              
     50
     25   76
          38
          19   58
               29   88
                    44
                    22
                    11   34
                         17   52
                              26
                              13   40
                                   20
                                   10
                                    5   16
                                         8
                                         4
                                         2
                                         1
    [/color]
    
  • $\DeclareMathOperator*{\delt}{\LARGE\lower0.8ex\bigtriangleup}$Bonjour,
    Voici deux propriétés supplémentaires de la fonction $\varphi$.
    $\forall X, k \in \mathbb{Z}_2,$ $$
    \varphi\big(\delt_{A \in \mathbb{A}, B \in \mathbb{B}} \{A \cup B\}\big) (X) \;\;=\;\; \big(\varphi(\mathbb{A})\big) (X) \;\cap\; \big(\varphi(\mathbb{B})\big) (X) \\
    \varphi\big(\{n \in \mathbb{N}^* \mid \text{ord}_2(n) \in k\}\big) \;\;=\;\; (X \mapsto k\cdot\text{minp}(X))
    $$
  • $\def\Rondo{\text{Rondo}}\def\OP{\text{OddPart}}$Bonjour Rondo
    Cette fois j'ai parcouru le fil du premier post au dernier post. Je dis bien parcouru, ce qui n'implique pas que j'ai lu chaque post de manière attentive, bien au contraire. Je t'avoue que pour l'instant, je n'ai pas réussi à rentrer dans ta fonction $\varphi$ et ce qui tourne autour. Mais j'ai bien compris que c'est à cette fonction $\varphi$ (et à ses propriétés) que tu tenais, beaucoup plus qu'à l'histoire sur laquelle nous avons échangé auparavant (tu as utilisé ``post indépendant du fil'')

    Il y a quelque chose qui m'a étonné, c'est que le lien ne soit pas fait (ou du moins je ne l'ai pas vu) entre ta suite de Syracuse modifiée par l'itérateur
    $$
    n' \mapsto \Rondo(n') =_{\rm def} 3n' + 2^{v_2(n')}
    $$et la suite de Syracuse impaire (voir plus loin).

    Il est entendu que l'on travaille sur $\N^*$ et que $v_2(n')$ désigne la valuation en 2 de l'entier non nul $n'$. D'autre part, je vais noter $\OP$ la fonction $\N^* \to 2\N + 1$ qui consiste à 2-dégraisser son argument si j'ose m'exprimer ainsi
    $$
    \OP(n) = {n \over 2^{v_2(n)}}
    $$ $\bullet$ Le lien dont je parle est le suivant : c'est que le rectangle ci-dessous est commutatif (l'un ou l'autre c'est le même)
    $$
    \xymatrix {
    \text{ Syracuse modifiée} & n' \ar[r]\ar[d]|\OP& 3n' + 2^{v'}\ar[d]|\OP &v' = v_2(n') \\
    \text{ Syracuse impaire} & n \ar[r] & (3n+1)/2^{v} & v = v_2(3n+1) \\
    }
    \qquad\qquad
    \xymatrix @C=2.5cm {
    \bullet \ar[r]^\Rondo \ar[d]|\OP& \bullet\ar[d]|\OP \\
    \bullet \ar[r]_{\OP \circ (3\bullet +1)} & \bullet \\
    }
    $$$\bullet$ De façon à clarifier ce que je viens d'écrire, je vais prendre notre exemple fétiche $n=29$ et montrer les 3 suites de Syracuse obtenues : l'ordinaire, l'impaire et la modifiée (par tes soins, il me semble). En même temps, je montre le code car il est d'une part uniforme et d'autre part facile à comprendre (je pense). Précision : je n'écris ici que des banalités.
    [color=#333300]Syracuse := function(n)
      L := [n] ;
      while n ne 1 do
        n := IsEven(n) select ExactQuotient(n,2) else 3*n + 1 ;
        Append(~L, n) ;
      end while ;
      return L ;
    end function ;
    
    > Syracuse(29) ;
    [ 29, 88, 44, 22, 11, 34, 17, 52, 26, 13, 40, 20, 10, 5, 16, 8, 4, 2, 1 ]
    [/color]
    

    Passons à la suite de Syracuse que je qualifie d'impaire.
    [color=#333300]OddPart := func < n | ExactQuotient(n, 2^Valuation(n,2)) > ;
    
    OddSyracuse := function(n)
      n := OddPart(n) ;
      L := [n] ;
      while n ne 1 do
        n := OddPart(3*n+1) ;
        Append(~L, n) ;
      end while ;
      return L ;
    end function ;
    
    > OddSyracuse(29) ;
    [ 29, 11, 17, 13, 5, 1 ]
    [/color]
    
    Et enfin à la fameuse suite de Syracuse modifiée
    [color=#333300]SyracuseVariante := function(n)
      L := [n] ;
      while not IsPowerOf(n,2) do
        n := 3*n + 2^Valuation(n,2) ;
        Append(~L, n) ;
      end while ;
      return L ;
    end function ;
    
    > SyracuseVariante(29) ;
    [ 29, 88, 272, 832, 2560, 8192 ]
    > 
    > [OddPart(m) : m in SyracuseVariante(29)] ;
    [ 29, 11, 17, 13, 5, 1 ]
    [/color]
    
    On voit ci-dessus que le 2-dégraissage (des termes) de la suite modifiée fournit la suite impaire.

    $\bullet$ J'explique pourquoi le rectangle est commutatif. Précision : c'est une banalité et ma question est : ai je mal lu les posts en parcourant trop vite le fil ou bien est ce que c'est caché quelque part, ou bien c'est évident donc non mentionné ...etc ... ?

    On part donc du haut à gauche avec $n'$. Le $n = \OP(n')$ qui est en dessous est donc relié à $n'$ par $n' = 2^{v'} \times n$ puisque $v' = v_2(n')$ par définition. On a donc en haut à droite dans le rectangle
    $$
    3n' + 2^{v'} = 2^{v'} \times (3n +1)
    $$Maintenant pour descendre en bas à droite, il nous faut la valuation de l'entier dans la ligne ci-dessus
    $$
    v_2\big( 2^{v'} \times (3n +1) \big) = v' + v_2(3n+1) = v' + v \qquad \qquad \text{par définition de } v
    $$La descente par $\OP$ à droite fournit donc
    $$
    {2^{v'} \times (3n+1) \over 2^{v'} \times 2^v} = {3n+1 \over 2^v} \qquad \qquad \text{ce qui est exactement ce qu'il faut trouver en venant de la gauche en bas}
    $$Toujours la même question : j'enfonce des portes ouvertes ? Et je termine par une remarque prouvant probablement que je n'ai rien compris : c'est facile d'aller de la suite modifiée à la suite impaire : il suffit de 2-dégraisser. Mais s'il fallait aller dans l'autre sens i.e. de la suite impaire à la suite modifiée ?
  • Bonjour,

    Je n'ai pas déserté!

    J'ai seulement beaucoup de mal à prouver la correction de ce que vous avez eu la gentillesse d'appeler mon algorithme.

    C'est sûr qu'il fonctionne, c'est sûr qu'il me revient de le prouver, c'est sûr que Claude a raison d'attendre une preuve. Pourtant c'est sûr aussi que la vie est de plus en plus courte et qu'à m'exaspérer à tenter en vain d'écrire une preuve incontestable, je me demande si je ne la gâche pas, ma vie!

    C'est la deuxième fois que je fais le coup à Claude! L'autre fois, c'était sur les semi-groupes! Je me rappelle une forme de malentendu qui nous avait peiné tous deux, en tout cas moi.

    Fin de l'exhibition de comptoir.

    Par ailleurs, je crains avoir bien involontairement pollué le fil de rondo: certes, mon premier message avait place dans son fil, mais de façon (a priori) anecdotique. A supposer que je ne supporte pas l'idée d'abandonner et que me reprenne l'envie de prouver la triviale correction de "mon algorithme" (humour), je pense qu'alors deux conversations parallèles risquent de s'entre-brouiller: celle issue directement de la problématique de rondo et celle issue de mon anecdote. Il me paraît souhaitable de créer un nouveau fil pour un temps, je dis "pour un temps" car je ne serais pas outre mesure surpris que Claude nous prouve que rondo et moi parlons en fait du même objet mais dans deux langues différentes, voire opposées: rondo avec ses accumulations illisibles de symboles, moi avec un vocabulaire d'une telle pauvreté qu'il faut être Claude pour essayer de me comprendre!

    Bien à vous deux
    Paul
  • Bonjour,
    Merci à claude_quitté et depasse pour leurs réponses.

    Je commence par répondre à @depasse pour dissiper un malentendu éventuel.
    Désolé @depasse, je m'exprime souvent mal : je pensais que ton idée différait de la mienne bien que faisant partie de la même réflexion. En effet, nous sommes tous deux partis de l'écriture binaire. Dans cette réflexion, il me semble que nous avons pris deux chemins différents : toi, trouvant un automate cellulaire et investiguant le rapport binaire/ternaire, tandis que moi, restant sur le binaire et voulant trouver un moyen d'éliminer les reports.

    addon.php?43,module=embed_images,file_id=110236

    C'est pour cela que j'avais mis "indépendant" mais j'aurais dû mettre que c'était un autre développement (je vais corriger dans le post en question).
    Rien n'empêche que nos deux chemins un jour se rejoignent.

    Pour conclure, tu n'as pas pollué mon fil, tu m'en as simplement montré ton autre chemin qui est très intéressant.

    D'autre part, je suis désolé d'avoir fait des "accumulations illisibles de symboles". Je vais essayer de donner des exemples pour me faire comprendre. Cela répondra aussi à
    claude quitté a écrit:
    je n'ai pas réussi à rentrer dans ta fonction $\varphi$

    Personnellement, je ne pense pas que tu sois obligé de faire une preuve incontestable de ton algorithme. Ton algorithme me paraît suffisamment clair. Tu peux laisser le soin à d'autres d'en faire une preuve.
  • Paul,

    Pour faire simple, on va dire que je ne comprends pas pour l'instant. Je ne parle pas de mathématiques (je n'ai pas eu le courage de m'investir dans la fonction $\varphi$ de Rondo) mais de l'évolution des posts. Je pointe 4 posts consécutifs http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?43,2074986,2094034#msg-2094034 http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?43,2074986,2095608#msg-2095608 http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?43,2074986,2097088#msg-2097088 http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?43,2074986,2097350#msg-2097350

    Et toi, tout d'un coup, tu te fends du post (avec $a \leftrightarrow 0$, $b \leftrightarrow 1$) http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?43,2074986,2097778#msg-2097778. Et je n'ai pas vu de suite à quoi tu réponds. Mais je crois que c'est à ce moment là que je me suis dit qu'il y avait peut-être de quoi s'amuser. Et je suis intervenu un peu plus loin en demandant des explications à Rondo qui m'a répondu. Et toi aussi d'ailleurs, tu m'as répondu.

    Résumons : quelque chose est obscur pour moi, mais je ne saurais dire quoi exactement. Note : j'ai quand même gratté 2 ou 3 choses par-ci par-là, mais rien de plus pour l'instant.
  • Oui, claude quitté, tu m'as bien compris, c'est surtout la fonction $\varphi$ que je voulais faire partager.
    claude quitté a écrit:
    tu as utilisé ``post indépendant du fil''
    Le mot "indépendant" est exagéré. J'ai corrigé dans le post en question.
    claude quitté a écrit:
    le lien ne soit pas fait [...] entre ta suite de Syracuse modifiée [...] et la suite de Syracuse impaire
    [...]
    ai je mal lu les posts en parcourant trop vite [...] est ce que c'est caché [...] ou bien c'est évident
    [...]
    j'enfonce des portes ouvertes ?
    Effectivement, j'ai cité deux fois l'équivalence sans en donner la preuve. En fait, dans la plupart des posts, j'ai donné les grandes lignes sans donner les détails. C'est pour cela que j'ajoutais :
    rondo a écrit:
    N'hésitez pas à me demander les détails qui vous intéressent.
    Mais là, tu as donné les détails toi-même : c'est parfait, merci beaucoup. En plus, c'est mieux expliqué que ce que j'aurais fait.
    claude quitté a écrit:
    la modifiée (par tes soins, il me semble)
    Je pense que c'est quelque chose de connu. En tout cas, serge burckel connaissait cette suite modifiée comme le prouve
    serge burckel a écrit:
    Maintenant, dans la suite de Syracuse, on peut laisser tomber la série de divisions par $2$ et faire l'opération suivante en considérant la plus petite puissance de $2$ d'un nombre comme si c'était la nouvelle unité. Cette nouvelle unité, c'est donc $2^m$ où $m$ est le minimum de l'ensemble.
    du post de serge burckel
    claude quitté a écrit:
    Mais s'il fallait aller dans l'autre sens i.e. de la suite impaire à la suite modifiée ?
    C'est un peu plus compliqué.
    Si la suite impaire est $a_1, a_2, \ldots$, le $n^{\text{ième}}$ terme de la suite modifiée est $$
    a_n \cdot 2^{v_2(3a_1+1) + v_2(3a_2 + 1) + \ldots + v_2(3a_{n-1} + 1)}
    $$ Edit : Cette formule est erronée, cfr post subséquent de claude quitté
  • Bonjour à tous deux (et aux autres comme dit Claude),

    j'ai manqué de retenue, me suis auto-exaspéré et vous prie de m'excuser.

    C'est bien d'une histoire de retenues (de "reports" comme dit rondo) qu'il est question dans mon "algorithme".

    Mon idée, ou plutôt mon indémontrable (par moi) certitude, est que si un problème d'arithmétique a une solution, cette solution est "universelle" au sens qu'elle n'a rien à faire de la base dans laquelle l'auteur de la solution a jugé astucieux de se placer pour écrire ses entiers: un entier est un entier. Point barre. Certes il y a mille façons de l'écrire, plus ou moins astucieuses selon le problème posé, mais en aucun cas la véracité d'un énoncé arithmétique ne saurait dépendre de la base dans laquelle on a décidé d'écrire les nombres qui le concernent.

    Fort (à juste titre ou pas, je serai sensible à vos critiques) de ma certitude, j'ai illustré mon idée en montrant (mal) qu'il équivalait de penser en base deux ou en base trois. Mon "algorithme" était censé justifier cette équivalence. Son côté positif est qu'il montre que "multiplier par trois en base deux" équivaut (via un codage bijectif) à "diviser par deux en base trois". Son côté négatif est qu'il n'y a aucun espoir de résoudre Syracuse en privilégiant une base plutôt qu'une autre.

    Amicalement
    Paul
  • Hello (bonne entrée en matière, non ?)

    $\bullet$ Rondo, je me suis mal exprimé. Oui je sais comment on obtient la suite de Syracuse dite modifiée d'un entier $n$ à partir de la suite de Syracuse impaire de $n$. J'en profite pour apporter une correction à ta formule en changeant les notations et en notant $(a_1, a_2, \cdots)$ la suite impaire de Syracuse de $n$. Le terme numéro $i$ de la suite de Syracuse modifiée de $n$ est
    $$
    a_i \times 2^{v_2(n)} \times 2^{\sum_{j < i} v_2(3a_j + 1)} \qquad\qquad 2^{v_2(n)} \quad \text{facteur correctif}
    $$
    [color=#000000]> n := 50 ;
    > Syracuse(n) ;
    [ 50, 25, 76, 38, 19, 58, 29, 88, 44, 22, 11, 34, 17, 52, 26, 13, 40, 20, 10, 5, 16, 8, 4, 2, 1 ]
    > OddS := OddSyracuse(n) ;
    > OddS ;
    [ 25, 19, 29, 11, 17, 13, 5, 1 ]
    > V2 := [Valuation(3*ai+1,2) : ai in OddS] ;
    > [OddS[i ] * 2^Valuation(n,2) * 2^&+V2[1..i-1] : i in [1..#OddS]] ;
    [ 50, 152, 464, 1408, 4352, 13312, 40960, 131072 ]
    > SyracuseVariante(n) ;
    [ 50, 152, 464, 1408, 4352, 13312, 40960, 131072 ]
    [/color]
    
    Je veux pourvoir inclure le cas $n$ pair. Pourquoi ? Parce que mes programmes sont ``sous surveillance''. J'ai fourni le code UNIFORME des 3 fonctions qui donnent la suite de Syracuse ordinaire, impaire et modifiée. Et à côté de cela, il y un programme de vérification qui contrôle l'adéquation entre ces 3 suites à l'aide d'un système de assert telle-condition. Je ne rigole pas avec cela.

    Et ma question était plutôt liée au phénomène suivant. On passe d'UN terme de la suite modifiée au terme correspondant de la suite impaire, juste en le 2-dégraissant. Pas besoin de disposer de toute la suite : le seul terme suffit. Mais dans l'autre sens, de la suite impaire à la suite modifiée, on a besoin des termes précédents (et de $n$ si $n$ n'est pas impair).

    Question : est ce qu'il n'y a pas ici une question à se poser ? Comme l'impression, que dans la suite modifiée, chaque terme ``a plus de mémoire''. Je délire ?

    $\bullet$ Paul. On veut juste s'amuser, non ? Et surtout pas essayer de résoudre Syracuse. Jamais de la vie. Est ce que je m'amuse ici ? Bon, on va dire que je me suis un peu amusé. J'ai appris cette histoire de suite de Syracuse modifiée dont je n'avais jamais entendu parler. Et puis, j'écris des petits programmes que je veux les plus propres possibles.

    Et figure toi que celui qui m'a coûté le plus est lié à toi. Il s'agissait de faire cela
    [color=#000000]> Paul(50) ;
     50
     25   76
          38
          19   58
               29   88
                    44
                    22
                    11   34
                         17   52
                              26
                              13   40
                                   20
                                   10
                                    5   16
                                         8
                                         4
                                         2
                                         1
    [/color]
    
    Via une procédure que je veux PROPRE. Un algorithme, une méthode dont je n'aurais pas honte plus tard.
    [color=#000000]width := 5 ;
    format1 := "%" * ITS(width) * "o" ; // format pour les 3n + 1
    format2 := "%3o" ;                  // format pour les autres
    
    Paul := procedure(n)
      spaces := "" ;
      printf format2, n ;
      while n ne 1 do
        if IsOdd(n) then
          n := 3*n + 1 ;
          printf format1, n ;
          spaces := spaces * " "^width ; // prevoir marge pour les entiers a venir en dessous
        else
          n := ExactQuotient(n,2) ;
          printf "\n" * spaces * format2, n ;
        end if ;
      end while ;
      printf "\n" ;
    end procedure ;
    [/color]
    
    Tu vas me dire que si je veux faire de l'algorithmique ou de l'informatique, je n'ai qu'à poster dans la rubrique Informatique. Jamais de la vie. Niet. Pas question. Jamais vu là-bas une vraie discussion sérieuse sur l'algorithmique. Juste des échanges du genre : mon langage, il est mieux que le tien, Python c'est bien parce que l'indentation ....etc... L'impression de revenir dans les années 1970.

    Bon, et pour m'amuser encore ? Ton ``algorithme'' avec tes mots en $a,b$. Pas regardé vraiment pour l'instant. Mais je n'oublie pas que c'est grâce à cela que j'ai eu envie de m'amuser. On verra.
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