정수론 · 미해결 난제 · Collatz 1937Number Theory · Unsolved · Collatz 1937

콜라츠 추측Collatz Conjecture

규칙은 초등학생도 압니다. 짝수면 반으로, 홀수면 3배 하고 1을 더한다. 이걸 반복하면 숫자가 위로 튀었다 아래로 꺼졌다 하다가, 어떤 수로 시작하든 결국 1에 도달합니다. 그런데 이걸 아무도 증명하지 못했습니다. A grade-schooler knows the rule: if even, halve it; if odd, triple it and add one. Repeat, and the number leaps up and crashes down, yet whatever you start with, it always reaches 1. And no one has ever proved it.

3n + 1 우박수Hailstone numbers 미해결Unsolved

우박처럼 튀는 수Numbers that bounce like hail

단 두 줄의 규칙입니다.

The whole rule is just two lines.

짝수 → n ÷ 2 · 홀수 → 3n + 1even → n ÷ 2 · odd → 3n + 1

예를 들어 6: 6 → 3 → 10 → 5 → 16 → 8 → 4 → 2 → 1. 27로 시작하면 무려 9232까지 치솟았다가 111번 만에 1로 떨어집니다. 값이 구름 속 우박처럼 오르내려서 우박수라고 부릅니다. 1에 도달하면 1 → 4 → 2 → 1 을 영원히 돕니다(그래서 "0이 아니라 1로" 수렴).

Take 6: 6 → 3 → 10 → 5 → 16 → 8 → 4 → 2 → 1. Start at 27 and it soars to 9232 before crashing to 1 in 111 steps. The values rise and fall like hail in a cloud, hence hailstone numbers. Once it hits 1, it loops 1 → 4 → 2 → 1 forever (so it settles at 1, not 0).

🧊 궤적을 그려 보기🧊 Trace the trajectory

숫자를 넣고 ▶ 그리기를 누르세요 (27, 97, 703, 871이 유명하게 길어요)Type a number and press ▶ Draw (27, 97, 703, 871 are famously long)
1까지 걸린 단계Steps to reach 1
최고 높이Peak value
현재 값Current value
값의 궤적 (세로 = 로그 눈금)Value trajectory (y = log scale) 1 도달Reaches 1

왜 어려운가 (그리고 왜 유명한가)Why it's hard (and famous)

규칙이 이토록 단순한데, "모든 자연수가 1에 도달한다"를 증명하지도 반증하지도 못했습니다. 컴퓨터로 268(약 3×1020)까지 모든 수를 확인했고 전부 1에 도달했지만, 단 하나의 반례만 있어도(1로 안 가거나, 무한히 커지거나) 추측은 무너집니다. 수학자 에르되시는 "수학은 아직 이런 문제를 감당할 준비가 안 됐다"고 했죠.

Despite the trivial rule, no one can prove or disprove that every positive integer reaches 1. Computers have checked every number up to 268 (~3×1020) and all reach 1, but a single counterexample (a number that never reaches 1, or grows forever) would break it. Paul Erdős said "mathematics is not yet ready for such problems."

직접 확인: 27을 넣어 보세요. 작은 수인데도 9232까지 치솟습니다. 슬라이더를 이리저리 옮기면 어떤 수는 몇 단계 만에 끝나고, 어떤 수는 수백 단계를 헤맵니다. 그런데 예외 없이 전부 바닥(1)으로 떨어집니다. 왜? 아무도 모릅니다. See for yourself: try 27, a tiny number that still spikes to 9232. Slide around and some numbers finish in a few steps while others wander for hundreds. Yet every one, without exception, falls to the floor (1). Why? Nobody knows.