NOMBRES – Curiosités, Théorie et Usages

 

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Sommaire de cette page

>>> Transformation par Collatz généralisé 

>>> Trajectoire par Collatz généralisé

>>> Collatz généralisé et années en cours

>>> Cycle longs

 

 

 

 

Cycle de Syracuse ou de Collatz

Généralisé avec des nombres premiers

 

 

Anglais Collatz-2 map

 

 

Transformation par Collatz généralisé

Exemples

 

Selon le procédé expliqué en image ci-dessus:

 

Le nombre 3 est premier, il est multiplié par le premier précédent qui est: 2. L'image du nombre 3 est le produit de ces deux nombres premiers augmenté de 1, donc 3 x 2 + 1 = 7.

 

Le nombre 8 est composé et son plus petit facteur (le seul en l'occurrence) est 2. L'image du nombre 8 est 8 / 2 = 4.

 

Cas du nombre 2

 

Le nombre 2 est un nombre premier sans prédécesseur (le nombre 1 n'est pas considéré comme premier). Exception ici, on utilisera la nombre 1 comme prédécesseur. L'image du nombre 2 est donc 2 x 1 + 1 = 3.

 

 

 

Premier nombres
et leur image

 

Nombres premiers
 en rouge

2, 3

3, 7

4, 2

5, 16

6, 3

7, 36

8, 4

9, 3

10, 5

11, 78

12, 6

13, 144

14, 7

15, 5

16, 8

17, 222

18, 9

19, 324

20, 10

21, 7

22, 11

23, 438

24, 12

25, 5

26, 13

27, 9

28, 14

29, 668

30, 15

31, 900

32, 16

33, 11

34, 17

35, 7

36, 18

37, 1148

38, 19

39, 13

40, 20

41, 1518

42, 21

43, 1764

44, 22

45, 15

46, 23

47, 2022

48, 24

49, 7

50, 25

51, 17

52, 26

53, 2492

54, 27

55, 11

56, 28

57, 19

58, 29

59, 3128

60, 30

61, 3600

62, 31

63, 21

64, 32

65, 13

66, 33

67, 4088

68, 34

69, 23

70, 35

71, 4758

72, 36

73, 5184

74, 37

75, 25

76, 38

77, 11

78, 39

79, 5768

80, 40

81, 27

82, 41

83, 6558

84, 42

85, 17

86, 43

87, 29

88, 44

89, 7388

90, 45

91, 13

92, 46

93, 31

94, 47

95, 19

96, 48

97, 8634

98, 49

99, 33

100, 50

 

 

Trajectoire par Collatz généralisé

Exemple avec 3

Avec le nombre 3, création d'un cycle qui boucle sur le nombre 3 lui-même.

 

Notation: nombre, quantité de cycles, suite
3, 5, [3, 7, 36, 18, 9, 3]

 

n

transfo.

Image

3

3 x 2 + 1

7

7

7 x 5 + 1

36

36

36 / 2

18

18

18 / 2

9

9

9 / 3

3

 

 

Exemple avec 11

Avec le nombre 3, création d'un cycle de 11 itérations qui bouclent ensuite sur le 36.

Ou sur le 3, le cycle vu ci-dessus.

On dit que 11 termine son cycle sur le 3.

 

Notation: nombre, quantité de cycles, suite
11, 11, [11, 78, 39, 13, 144, 72, 36, 18, 9, 3, 7, 36]

 

n

transfo.

Image

11

11 x 7 + 1

78

78

78 / 2

39

39

39 / 3

13

13

13 x 11 + 1

144

144

144 / 2

72

72

72 / 2

36

36

36 / 2

18

18

18 / 2

9

9

9 / 3

3

3

3 x 2 + 1

7

7

7 x 5 + 1

36

 

 

 

Trajectoires pour les premiers nombres

2, 6, [2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

3, 5, [3, 7, 36, 18, 9, 3]

4, 7, [4, 2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

5, 10, [5, 16, 8, 4, 2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

6, 6, [6, 3, 7, 36, 18, 9, 3]

7, 5, [7, 36, 18, 9, 3, 7]

8, 8, [8, 4, 2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

9, 5, [9, 3, 7, 36, 18, 9]

 

Relations entre les trajectoires des nombre 2 à 9

Voir Brève 794

 

10, 11, [10, 5, 16, 8, 4, 2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

11, 11, [11, 78, 39, 13, 144, 72, 36, 18, 9, 3, 7, 36]

12, 7, [12, 6, 3, 7, 36, 18, 9, 3]

13, 8, [13, 144, 72, 36, 18, 9, 3, 7, 36]

14, 6, [14, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

15, 11, [15, 5, 16, 8, 4, 2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

16, 9, [16, 8, 4, 2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

17, 28, [17, 222, 111, 37, 1148, 574, 287, 41, 1518, 759, 253, 23, 438, 219, 73, 5184, 2592, 1296, 648, 324, 162, 81, 27, 9, 3, 7, 36, 18, 9]

18, 5, [18, 9, 3, 7, 36, 18]

19, 10, [19, 324, 162, 81, 27, 9, 3, 7, 36, 18, 9]

20, 12, [20, 10, 5, 16, 8, 4, 2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

21, 6, [21, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

22, 12, [22, 11, 78, 39, 13, 144, 72, 36, 18, 9, 3, 7, 36]

23, 17, [23, 438, 219, 73, 5184, 2592, 1296, 648, 324, 162, 81, 27, 9, 3, 7, 36, 18, 9]

24, 8, [24, 12, 6, 3, 7, 36, 18, 9, 3]

25, 11, [25, 5, 16, 8, 4, 2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

26, 9, [26, 13, 144, 72, 36, 18, 9, 3, 7, 36]

27, 6, [27, 9, 3, 7, 36, 18, 9]

28, 7, [28, 14, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

29, 15, [29, 668, 334, 167, 27222, 13611, 4537, 349, 121104, 60552, 30276, 15138, 7569, 2523, 841, 29]

30, 12, [30, 15, 5, 16, 8, 4, 2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

31, 16, [31, 900, 450, 225, 75, 25, 5, 16, 8, 4, 2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

32, 10, [32, 16, 8, 4, 2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

33, 12, [33, 11, 78, 39, 13, 144, 72, 36, 18, 9, 3, 7, 36]

34, 29, [34, 17, 222, 111, 37, 1148, 574, 287, 41, 1518, 759, 253, 23, 438, 219, 73, 5184, 2592, 1296, 648, 324, 162, 81, 27, 9, 3, 7, 36, 18, 9]

35, 6, [35, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

36, 5, [36, 18, 9, 3, 7, 36]

37, 25, [37, 1148, 574, 287, 41, 1518, 759, 253, 23, 438, 219, 73, 5184, 2592, 1296, 648, 324, 162, 81, 27, 9, 3, 7, 36, 18, 9]

38, 11, [38, 19, 324, 162, 81, 27, 9, 3, 7, 36, 18, 9]

39, 9, [39, 13, 144, 72, 36, 18, 9, 3, 7, 36]

40, 13, [40, 20, 10, 5, 16, 8, 4, 2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

41, 21, [41, 1518, 759, 253, 23, 438, 219, 73, 5184, 2592, 1296, 648, 324, 162, 81, 27, 9, 3, 7, 36, 18, 9]

42, 7, [42, 21, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

43, 11, [43, 1764, 882, 441, 147, 49, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

44, 13, [44, 22, 11, 78, 39, 13, 144, 72, 36, 18, 9, 3, 7, 36]

45, 12, [45, 15, 5, 16, 8, 4, 2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

46, 18, [46, 23, 438, 219, 73, 5184, 2592, 1296, 648, 324, 162, 81, 27, 9, 3, 7, 36, 18, 9]

47, Voir ci-dessous

48, 9, [48, 24, 12, 6, 3, 7, 36, 18, 9, 3]

49, 6, [49, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

50, 12, [50, 25, 5, 16, 8, 4, 2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

 

 

Cas de 47

 

On ne sait pas si cette trajectoire a une fin

 

47, 30+, [47, 2022, 1011, 337, 111548, 55774, 27887, 353, 123198, 61599, 20533, 421357694, 210678847, 44385566460664754, 22192783230332377, 1707137171564029, 165918667661, 27529004277737692540278, 13764502138868846270139, 4588167379622948756713, 352935952278688365901, 3237944516318241889, 1577861856421, 2489648037916767181800822, 1244824018958383590900411, 414941339652794530300137, 138313779884264843433379, 19759111412037834776197, 534030038163184723681, 285188081660572532393784573111906997163504, 142594040830286266196892286555953498581752,  …]

 

 

 

Trajectoire pour les premiers nombres, AVEC:

 

Arrêt si le nombre est déjà dans une suite précédente

 

2, 6, [2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

3, 1, [3, 7]   Arrêt car le 7 a déjà été trouvé et on connait donc la suite

4, 1, [4, 2]

5, 3, [5, 16, 8, 4]

6, 1, [6, 3]

7, 1, [7, 36]

8, 1, [8, 4]

9, 1, [9, 3]

10, 1, [10, 5]

11, 6, [11, 78, 39, 13, 144, 72, 36]

12, 1, [12, 6]

13, 1, [13, 144]

14, 1, [14, 7]

15, 1, [15, 5]

16, 1, [16, 8]

17, 23, [17, 222, 111, 37, 1148, 574, 287, 41, 1518, 759, 253, 23, 438, 219, 73, 5184, 2592, 1296, 648, 324, 162, 81, 27, 9]

18, 1, [18, 9]

19, 1, [19, 324]

20, 1, [20, 10]

21, 1, [21, 7]

22, 1, [22, 11]

23, 1, [23, 438]

24, 1, [24, 12]

25, 1, [25, 5]

26, 1, [26, 13]

27, 1, [27, 9]

28, 1, [28, 14]

29, 15, [29, 668, 334, 167, 27222, 13611, 4537, 349, 121104, 60552, 30276, 15138, 7569, 2523, 841, 29]

30, 1, [30, 15]

31, 5, [31, 900, 450, 225, 75, 25]

32, 1, [32, 16]

33, 1, [33, 11]

34, 1, [34, 17]

35, 1, [35, 7]

36, 1, [36, 18]

37, 1, [37, 1148]

38, 1, [38, 19]

39, 1, [39, 13]

40, 1, [40, 20]

41, 1, [41, 1518]

42, 1, [42, 21]

43, 6, [43, 1764, 882, 441, 147, 49, 7]

44, 1, [44, 22]

45, 1, [45, 15]

46, 1, [46, 23]

47, 20+, Voir ci-dessus

48, 9, [48, 24, 12, 6, 3, 7, 36, 18, 9, 3]

49, 1, [49, 7]

50, 7, [50, 25, 5, 16, 8, 4, 2, 7]

51, 29, [51, 17, 222, 111, 37, 1148, 574, 287, 41, 1518, 759, 253, 23, 438, 219, 73, 5184, 2592, 1296, 648, 324, 162, 81, 27, 9, 3, 7, 36, 18, 9]

52, 5, [52, 26, 13, 144, 72, 36]

53, 20+, [53, 2492, 1246, 623, 89, 7388, 3694, 1847, 3381858, 1690929, 563643, 187881, 62627, 3921514860, 1960757430, 980378715, 326792905, 65358581, 1519967, 2310275361618, 1155137680809, … ?]

54, 2, [54, 27, 9]

55, 4, [55, 11, 78, 39, 13]

56, 3, [56, 28, 14, 7]

57, 2, [57, 19, 324]

58, 16, [58, 29, 668, 334, 167, 27222, 13611, 4537, 349, 121104, 60552, 30276, 15138, 7569, 2523, 841, 29]

59, 5, [59, 3128, 1564, 782, 391, 23]

60, 3, [60, 30, 15, 5]

61, 7, [61, 3600, 1800, 900, 450, 225, 75, 25]

62, 2, [62, 31, 900]

63, 2, [63, 21, 7]

64, 2, [64, 32, 16]

65, 1, [65, 13]

66, 2, [66, 33, 11]

67, 5, [67, 4088, 2044, 1022, 511, 73]

68, 2, [68, 34, 17]

69, 1, [69, 23]

70, 2, [70, 35, 7]

71, 4, [71, 4758, 2379, 793, 61]

72, 1, [72, 36]

73, 1, [73, 5184]

74, 1, [74, 37]

75, 1, [75, 25]

76, 2, [76, 38, 19]

77, 1, [77, 11]

78, 1, [78, 39]

79, 11, [79, 5768, 2884, 1442, 721, 103, 10404, 5202, 2601, 867, 289, 17]

80, 4, [80, 40, 20, 10, 5]

81, 1, [81, 27]

82, 1, [82, 41]

83, 13, [83, 6558, 3279, 1093, 1192464, 596232, 298116, 149058, 74529, 24843, 8281, 1183, 169, 13]

84, 2, [84, 42, 21]

85, 1, [85, 17]

86, 6, [86, 43, 1764, 882, 441, 147, 49]

87, 1, [87, 29]

88, 3, [88, 44, 22, 11]

89, 1, [89, 7388]

90, 2, [90, 45, 15]

91, 1, [91, 13]

92, 2, [92, 46, 23]

93, 1, [93, 31]

94, 20+, [94, 47, 2022, 1011, 337, 111548, 55774, 27887, 353, 123198, 61599, 20533, 421357694, 210678847, 44385566460664754, 22192783230332377, 1707137171564029, 165918667661, 27529004277737692540278, 13764502138868846270139, 4588167379622948756713, … ?]

95, 1, [95, 19]

96, 1, [96, 48]

97, 20+, [97, 8634, 4317, 1439, 2062088, 1031044, 515522, 257761, 36823, 1601, 2556798, 1278399, 426133, 1187, 1401848, 700924, 350462, 175231, 25033, 626601024, 313300512, …?]

98, 1, [98, 49]

99, 1, [99, 33]

100, 1, [100, 50]

 

 

Collatz généralisé et années en cours

 

 

Trajectoire pour les nombres de 2000 à 2030

 

Arrêt si le nombre est déjà dans une suite précédente; cas repérés à partir de 2020.

 

Nombreux nombres avec arrêts au-delà de 20 itérations: 2003, 2005, 2007, 2011, …

 

 

 

 

 

Voir 2021 / 2022

 

 

 

2000, 16, [2000, 1000, 500, 250, 125, 25, 5, 16, 8, 4, 2, 7, 36, 18, 9, 3, 7]

2001, 17, [2001, 667, 29, 668, 334, 167, 27222, 13611, 4537, 349, 121104, 60552, 30276, 15138, 7569, 2523, 841, 29]

2002, 6, [2002, 1001, 143, 13, 144, 72, 36]

2003, 20+, [2003, 4003998, 2001999, 667333, 445325324894, 222662662447, 7678022843, 58952034731561665592, 29476017365780832796, 14738008682890416398, 7369004341445208199, 1203888962823919, 2981170249, 8887375928313571544, 4443687964156785772, 2221843982078392886, 1110921991039196443, 65348352414070379, 2253391462554151, 60902471960923, 452480159]

2004, 3, [2004, 1002, 501, 167]

2005, 20+, [2005, 401, 159198, 79599, 26533, 2041, 157, 23708, 11854, 5927, 35105622, 17552811, 5850937, 95917, 9199495388, 4599747694, 2299873847, 2163569, 4680983219244, 2340491609622, 1170245804811]

2006, 19, [2006, 1003, 59, 3128, 1564, 782, 391, 23, 438, 219, 73, 5184, 2592, 1296, 648, 324, 162, 81, 27, 9]

2007, 20+, [2007, 669, 223, 47054, 23527, 3361, 11289600, 5644800, 2822400, 1411200, 705600, 352800, 176400, 88200, 44100, 22050, 11025, 3675, 1225, 245, 49]

2008, 19, [2008, 1004, 502, 251, 60492, 30246, 15123, 5041, 71, 4758, 2379, 793, 61, 3600, 1800, 900, 450, 225, 75, 25]

2009, 6, [2009, 287, 41, 1518, 759, 253, 23]

2010, 8, [2010, 1005, 335, 67, 4088, 2044, 1022, 511, 73]

2011, 20+, [2011, 4028034, 2014017, 671339, 450685311498, 225342655749, 75114218583, 25038072861, 8346024287, 4608517, 21238318334882, 10619159167441, 965378106131, 3411230057, 2958569, 8753112776348, 4376556388174, 2188278194087, 128722246711, 336089417, 559217]

2012, 20+, [2012, 1006, 503, 250998, 125499, 41833, 3803, 14439992, 7219996, 3609998, 1804999, 257857, 66485075310, 33242537655, 11080845885, 3693615295, 738723059, 38880161, 306143, 787, 608352]

2013, 2, [2013, 671, 61]

2014, 20+, [2014, 1007, 53, 2492, 1246, 623, 89, 7388, 3694, 1847, 3381858, 1690929, 563643, 187881, 62627, 3921514860, 1960757430, 980378715, 326792905, 65358581, 1519967]

2015, 3, [2015, 403, 31, 900]

2016, 7, [2016, 1008, 504, 252, 126, 63, 21, 7]

2017, 16, [2017, 4056188, 2028094, 1014047, 44089, 1943751744, 971875872, 485937936, 242968968, 121484484, 60742242, 30371121, 10123707, 3374569, 306779, 27889, 167]

2018, 20+, [2018, 1009, 1005974, 502987, 26473, 1151, 1299480, 649740, 324870, 162435, 54145, 10829, 1547, 221, 17, 222, 111, 37, 1148, 574, 287]

2019, 20+, [2019, 673, 444854, 222427, 641, 404472, 202236, 101118, 50559, 16853, 887, 783222, 391611, 130537, 11867, 140778222, 70389111, 23463037, 1804849, 7489, 56070144]

2020, 7, [2020, 1010, 505, 101, 9798, 4899, 1633, 71]
À partir de 2020, les arrêts et leur valeurs dans les suites précédentes sont en jaune.

2021, 20+, [2021, 47, 2022, 1011, 337, 111548, 55774, 27887, 353, 123198, 61599, 20533, 421357694, 210678847, 44385566460664754, 22192783230332377, 1707137171564029, 165918667661, 27529004277737692540278, 13764502138868846270139, 4588167379622948756713]
Cette trajectoire emprunte celle du nombre 47 dès la deuxième itération.

2022, 1, [2022, 1011]
Cette trajectoire emprunte celle de2021 et donc cette du 47.

2023, 2, [2023, 289, 17]

2024, 3, [2024, 1012, 506, 253]

2025, 2, [2025, 675, 225]

2026, 20+, [2026, 1013, 1022118, 511059, 170353, 29019803904, 14509901952, 7254950976, 3627475488, 1813737744, 906868872, 453434436, 226717218, 113358609, 37786203, 12595401, 4198467, 1399489, 199927, 28561, 2197]

2027, 20+, [2027, 4088460, 2044230, 1022115, 340705, 68141, 4641287934, 2320643967, 773547989, 103457, 10702730108, 5351365054, 2675682527, 382240361, 146107678287795882, 73053839143897941, 24351279714632647, 3478754244947521, 3744622438049, 367949537, 135386850740028260]

2028, 4, [2028, 1014, 507, 169, 13]

2029, 7, [2029, 4112784, 2056392, 1028196, 514098, 257049, 85683, 28561]

2030, 3, [2030, 1015, 203, 29]

 

Cycles longs

 

Nombres dont la trajectoire nécessitent plus de 30 itérations.

Sans tenir compte des nombres rencontrés dans les suites précédentes.

 

 

47, 53, 68, 79, 89, 94, 97, 102, 103, 106, 113, 136, 137, 141, 149, 153, 157, 158, 159, 163, 170, 173, 178, 179, 188, 194, 197, 204, 206, 212, 226, 233, 235, 237, 238, 239, 255, 257, 265, 267, 269, 272, 274, 277, 281, 282, 283, 291, 293, 298, 306, 309, 311, 314, 316, 317, 318, 326, 329, 337, 339, 340, 346, 347, 353, 356, 357, 358, 367, 371, 373, 374, 376, 379, 383, 388, 394, 395, 397, 401, 408, 411, 412, 419, 423, 424, 425, 431, 439, 442, 445, 447, 449, 452, 457, 459, 466, 467, 470, 471, 474, 476, 477, 478, 479, 485, 487, 489, 491, 499, 503, …

  

 

 

 

 

Suite

*      Cycle de Collatz (classique)

*      Autres séquences de ce type

*      Nombres narcissiques

*      Retournés et premiers

*      Cycle de Syracuse

*      Autres en haut de page

Voir

*      Boucle infernale

*      Calcul mental

*      Géométrie

*      Nombre Harshad

*      Nombres retournés

*      Palindrome retard

*      Preuve par neuf en pratique

*      Récurrence

*      Théorie des nombres

Sites

*      OEIS A063041 – Image of n under Collatz-2 map, a generalization of the classical '3x+1' – Tapez OEIS A063041 dans la fenêtre OEIS pour disposer de toutes les autres listes voisines

*      OEIS A280707 – Collatz-2 trajectory starting at 47

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