1. 驗證角谷猜想
對于每一個正整數,如果它是奇數,則對它乘3再加1,如果它是偶數,則對它除以2,如此循環,最終都能夠得到1。這是日本數學家角谷靜夫發現的角谷猜想,又稱3n+1猜想。編程驗證。
1976年的一天,《華盛頓郵報》于頭版頭條報道了一條數學新聞。文中記敘了這樣一個故事:
70年代中期,美國各所名牌大學校園內,人們都像發瘋一般,夜以繼日,廢寢忘食地玩弄一種數學游戲。這個游戲十分簡單:任意寫出一個自然數N,并且按照以下的規律進行變換:
如果是個奇數,則下一步變成3N+1。
如果是個偶數,則下一步變成N/2。
不單單是學生,甚至連教師、研究員、教授與學究都紛紛加入。為什么這種游戲的魅力經久不衰?因為人們發現,無論N是怎樣一個數字,最終都無法逃脫回到谷底1。準確地說,是無法逃出落入底部的4-2-1循環,永遠也逃不出這樣的宿命。
這就是著名的“冰雹猜想” 。
強悍的27
冰雹的最大魅力在于不可預知性。英國劍橋大學教授John Conway找到了一個自然數27。雖然27是一個貌不驚人的自然數,但是如果按照上述方法進行運算,則它的上浮下沉異常劇烈:首先,27要經過77步驟的變換到達頂峰值9232,然后又經過34步驟到達谷底值1。全部的變換過程(稱作“雹程”)需要111步,其頂峰值9232,達到了原有數字27的342倍多,如果以瀑布般的直線下落(2的N次方)來比較,則具有同樣雹程的數字N要達到2的111次方。其對比何其驚人!
但是在1到100的范圍內,像27這樣的劇烈波動是沒有的(54等27的2的次方倍數的數除外)。
2. 計算2020-1+2-3+4-5+……±n的值。(n為奇數時減,n為偶數時加)
3. 蝴蝶效應
美國氣象學家愛德華·羅倫茲(Edward N.Lorenz)1963年在一篇提交紐約科學院的論文中分析了這個效應。“一個氣象學家提及,如果這個理論被證明正確,一只海鷗扇動翅膀足以永遠改變天氣變化。”在以后的演講和論文中他用了更加有詩意的蝴蝶。對于這個效應最常見的闡述是:“一只南美洲亞馬遜河流域熱帶雨林中的蝴蝶,偶爾扇動幾下翅膀,可以在兩周以后引起美國得克薩斯州的一場龍卷風。”其原因就是蝴蝶扇動翅膀的運動,導致其身邊的空氣系統發生變化,并產生微弱的氣流,而微弱的氣流的產生又會引起四周空氣或其他系統產生相應的變化,由此引起一個連鎖反應,最終導致其他系統的極大變化。他稱之為混沌學。當然,“蝴蝶效應”主要還是關于混沌學的一個比喻。也是蝴蝶效應的真實反應。不起眼的一個小動作卻能引起一連串的巨大反應。
蝴蝶效應是說,初始條件十分微小的變化經過不斷放大,對其未來狀態會造成極其巨大的差別。有些小事可以糊涂,有些小事如經系統放大,則對一個組織、一個國家來說是很重要的,就不能糊涂。“蝴蝶效應”的初始就是混沌的,在不準確或者說是不精確中產生的,所以什么樣的可能都會發生。蝴蝶效應是混沌學理論中的一個概念。它是指對初始條件敏感性的一種依賴現象:輸入端微小的差別會迅速放大到輸出端,蝴蝶效應在經濟生活中比比皆是。
編程驗證:n的初始值設為1,讓它產生極小偏差。減0.01后得到的值是0.99,加0.01后得到的值是1.01,以后每次得到的值都自己乘自己,經過15次迭代后分別是多少?
4. 韓信點兵
“有物不知其數,三三數之剩二,五五數之剩三,七七數之剩二。問物幾何?”
意思是說:有一堆物體不知道有幾個。如果三個三個分組,最后會剩下2個;如果五個五個分組,最后會剩下3個;如果七個七個分組,最后會剩下2個。問這些物體一共有幾個?
后來,人們為了讓這個問題更具體化,就把它改編成“韓信點兵”問題。
有一次戰斗后,韓信要清點士兵的人數。讓士兵三人一組,就有兩人沒法編組;五人一組,就有三人無法編組;七人一組,就有兩人無法編組。那么請問這些士兵一共有幾人?
5. 在科學研究的領域,對數據的精度要求非常高,有時需要計算到小數點后10位,甚至小數點后100為,做到精益求精。
是編寫一程序,計算 1÷7 精確到小數點后100位。
6. 輸入a,b,n,計算a÷b,精確到n。