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Maio 2025
Curiosidades

Problemas em aberto — a conjetura de Collatz

Ano 1 · Edição 03 · maio 20234 de 112 min de leitura

Para além dos resultados matemáticos notáveis que vão surgindo, existem alguns problemas que permanecem em aberto, sem solução.

No ano 2000, o Instituto Clay de Matemáticas de Massachusetts (EUA) elegeu sete destes problemas e instituiu um prémio de 1 milhão de dólares para a resolução de cada um deles. Estes problemas ficaram conhecidos pelos problemas do milénio. Até à data, apenas um deles foi resolvido, em 2003: “A conjetura de Poincaré”. No entanto, o matemático russo que o solucionou, Grigori Perelman, prescindiu deste prémio milionário. Por este feito notável, foi-lhe, ainda, atribuída a medalha Fields, que também recusou.

Para saberes mais sobre este assunto, podes consultar matematicasimplificada.com/problemas-do-milenio.

Apresentamos-te, em seguida, um problema aparentemente muito simples, mas que ainda ninguém conseguiu demonstrar, desde há quase 100 anos…

A conjetura (hipótese) de Collatz

O problema que te apresentamos foi inventado em 1937 pelo matemático alemão Lothar Collatz (1910–1990) e tem na sua base apenas duas regras. Escolhe-se um número natural qualquer NN (1, 2, 3, …):

  • se o número NN for par, divida-se por 2: N→N/2N \to N/2;
  • se o número NN for ímpar, multiplique-se por 3 e adicione-se 1: N→3N+1N \to 3N + 1.

Repita-se o procedimento com o número obtido, e o mesmo com o seguinte, e assim sucessivamente.

A Conjetura de Collatz afirma que, fazendo estas operações, qualquer número termina no 1 e, a partir daí, entra no ciclo 1→4→2→11 \to 4 \to 2 \to 1.

Por exemplo, se utilizarmos o número N=17N = 17, ele evoluirá da seguinte maneira:

17→52→26→13→40→20→10→5→16→8→4→2→1→4→2→1…17 \to 52 \to 26 \to 13 \to 40 \to 20 \to 10 \to 5 \to 16 \to 8 \to 4 \to 2 \to 1 \to 4 \to 2 \to 1 \ldots

Chegamos ao número 1 e, daí em diante, os números que se obtêm são 1, 4, 2, 1 para sempre!

Desafio: repete o procedimento com outros números à tua escolha e testa a hipótese de Collatz. Experimenta o 27!

Este é o tipo de problema que se presta a ser estudado por computadores, que nos permitem verificar que a hipótese é verdadeira para números com uma ordem de grandeza já muito considerável. Contudo, esta conjetura poderá ser falsa para algum número superior! Por isso, o problema continua por demonstrar!

Parece fácil, não é? De facto, muitos foram os cientistas que passaram anos, décadas, a tentar resolvê-lo. Inutilmente, até hoje!

Durante a guerra fria, até se dizia que o problema tinha sido inventado pelos soviéticos para atrasar a ciência nos EUA… Há quem diga que a Matemática ainda não está pronta para solucionar problemas destes!

Direção e edição de Rosa Bértolo e Carla Nunes. Versão digital de Miguel Rocha.