Se considera la siguiente operación, aplicable a cualquier número entero positivo:

• Si el número es par, se divide entre 2.
• Si el número es impar, se multiplica por 3 y se suma 1.

Dado un número cualquiera, podemos calcular su órbita; es decir, las imágenes sucesivas al iterar la función. Por ejemplo, la órbita de 13 es

   13, 40, 20, 10, 5, 16, 8, 4, 2, 1, 4, 2, 1,...

Si observamos este ejemplo, la órbita de 13 es periódica, es decir, se repite indefinidamente a partir de un momento dado). La conjetura de Collatz dice que siempre alcanzaremos el 1 para cualquier número con el que comencemos. Ejemplos:

• Empezando en n = 6 se obtiene 6, 3, 10, 5, 16, 8, 4, 2, 1.
• Empezando en n = 11 se obtiene: 11, 34, 17, 52, 26, 13, 40, 20, 10, 5, 16, 8, 4, 2, 1.
• Empezando en n = 27, la sucesión tiene 112 pasos, llegando hasta 9232 antes de descender a 1: 27, 82, 41, 124, 62, 31, 94, 47, 142, 71, 214, 107, 322, 161, 484, 242, 121, 364, 182, 91, 274, 137, 412, 206, 103, 310, 155, 466, 233, 700, 350, 175, 526, 263, 790, 395, 1186, 593, 1780, 890, 445, 1336, 668, 334, 167, 502, 251, 754, 377, 1132, 566, 283, 850, 425, 1276, 638, 319, 958, 479, 1438, 719, 2158, 1079, 3238, 1619, 4858, 2429, 7288, 3644, 1822, 911, 2734, 1367, 4102, 2051, 6154, 3077, 9232, 4616, 2308, 1154, 577, 1732, 866, 433, 1300, 650, 325, 976, 488, 244, 122, 61, 184, 92, 46, 23, 70, 35, 106, 53, 160, 80, 40, 20, 10, 5, 16, 8, 4, 2, 1.

Definir la función

   mayoresGeneradores :: Integer -> [Integer]

tal que (mayoresGeneradores n) es la lista de los números menores o iguales que n cuyas órbitas de Collatz son las de mayor longitud. Por ejemplo,

   mayoresGeneradores 20      ==  [18,19]
   mayoresGeneradores (10^6)  ==  [837799]

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Definir la función

   exponente :: Integer -> Integer -> Int

tal que (exponente x n) es el exponente de x en la factorización prima de n (se supone que x > 1 y n > 0). Por ejemplo,

   exponente 2 24  ==  3
   exponente 3 24  ==  1
   exponente 6 24  ==  0
   exponente 7 24  ==  0

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Definir la función

   esPotenciaDe4 :: Integral a => a -> Bool

tal que (esPotenciaDe4 n) se verifica si n es una potencia de 4. Por ejemplo,

   esPotenciaDe4 16                ==  True
   esPotenciaDe4 17                ==  False
   esPotenciaDe4 (4^(4*10^5))      ==  True
   esPotenciaDe4 (1 + 4^(4*10^5))  ==  False

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Las matrices se pueden representar como lista de listas de la misma longitud, donde cada uno de sus elementos representa una fila de la matriz.

Definir la función

   productoDiagonalPrincipal :: Num a => [[a]] -> a

tal que (productoDiagonalPrincipal xss) es el producto de los elementos de la diagonal principal de la matriz cuadrada xss. Por ejemplo,

   productoDiagonal [[3,5,2],[4,7,1],[6,9,8]]  ==  168
   productoDiagonal (replicate 5 [1..5])       ==  120
   length (show (productoDiagonal (replicate 30000 [1..30000])))  ==  121288

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La reiteración de la suma de los elementos consecutivos de la lista [1,5,3] es 14 como se explica en el siguiente diagrama

   1 + 5 = 6
             \
              ==> 14
             /
   5 + 3 = 8

y la de la lista [1,5,3,4] es 29 como se explica en el siguiente diagrama

   1 + 5 = 6
             \
              ==> 14
             /       \
   5 + 3 = 8          ==> 29
             \       /
              ==> 15
             /
   3 + 4 = 7

Definir la función

   sumaReiterada :: Num a => [a] -> a

tal que (sumaReiterada xs) es la suma reiterada de los elementos consecutivos de la lista no vacía xs. Por ejemplo,

   sumaReiterada [1,5,3]    ==  14
   sumaReiterada [1,5,3,4]  ==  29

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Se condidera el siguiente triángulo de números impares

             1
          3     5
       7     9    11
   13    15    17    19
21    23    25    27    29
...

Definir la función

   sumaFilaTrianguloImpares :: Integer -> Integer

tal que (sumaFilaTrianguloImpares n) es la suma de la n-ésima fila del triángulo de los números impares. Por ejemplo,

   sumaFilaTrianguloImpares 1  ==  1
   sumaFilaTrianguloImpares 2  ==  8
   length (show (sumaFilaTrianguloImpares (10^500)))    ==  1501
   length (show (sumaFilaTrianguloImpares (10^5000)))   ==  15001
   length (show (sumaFilaTrianguloImpares (10^50000)))  ==  150001

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Definir la función

   duplicaElementos :: [a] -> [a]

tal que (duplicaElementos xs) es la lista obtenida duplicando cada elemento de xs. Por ejemplo,

   duplicaElementos [3,2,5]    ==  [3,3,2,2,5,5]
   duplicaElementos "Haskell"  ==  "HHaasskkeellll"

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El sistema factorádico es un sistema numérico basado en factoriales en el que el n-ésimo dígito, empezando desde la derecha, debe ser multiplicado por n! Por ejemplo, el número "341010" en el sistema factorádico es 463 en el sistema decimal ya que

   3×5! + 4×4! + 1×3! + 0×2! + 1×1! + 0×0! = 463

En este sistema numérico, el dígito de más a la derecha es siempre 0, el segundo 0 o 1, el tercero 0,1 o 2 y así sucesivamente.

Con los dígitos del 0 al 9 el mayor número que podemos codificar es el 10!-1 = 3628799. En cambio, si lo ampliamos con las letras A a Z podemos codificar hasta 36!-1 = 37199332678990121746799944815083519999999910.

Definir las funciones

   factoradicoAdecimal :: String -> Integer
   decimalAfactoradico :: Integer -> String

tales que

• (factoradicoAdecimal cs) es el número decimal correspondiente al número factorádico cs. Por ejemplo,

     λ> factoradicoAdecimal "341010"
     463
     λ> factoradicoAdecimal "2441000"
     2022
     λ> factoradicoAdecimal "A0000000000"
     36288000
     λ> map factoradicoAdecimal ["10","100","110","200","210","1000","1010","1100","1110","1200"]
     [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]
     λ> factoradicoAdecimal "3KXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA9876543210"
     37199332678990121746799944815083519999999

• (decimalAfactoradico n) es el número factorádico correpondiente al número decimal n. Por ejemplo,

     λ> decimalAfactoradico 463
     "341010"
     λ> decimalAfactoradico 2022
     "2441000"
     λ> decimalAfactoradico 36288000
     "A0000000000"
     λ> map decimalAfactoradico [1..10]
     ["10","100","110","200","210","1000","1010","1100","1110","1200"]
     λ> decimalAfactoradico 37199332678990121746799944815083519999999
     "3KXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA9876543210"

Comprobar con QuickCheck que, para cualquier entero positivo n,

   factoradicoAdecimal (decimalAfactoradico n) == n

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Definir la función

   sumaCadenas :: String -> String -> String

tal que sumaCadenas xs ys es la cadena formada por el número que es la suma de los números enteros cuyas cadenas que lo representan son xs e ys; además, se supone que la cadena vacía representa al cero. Por ejemplo,

   sumaCadenas "2"   "6"  == "8"
   sumaCadenas "14"  "2"  == "16"
   sumaCadenas "14"  "-5" == "9"
   sumaCadenas "-14" "-5" == "-19"
   sumaCadenas "5"   "-5" == "0"
   sumaCadenas ""    "5"  == "5"
   sumaCadenas "6"   ""   == "6"
   sumaCadenas ""    ""   == "0"

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Definir la función

   cuadradoCercano :: Integer -> Integer

tal que cuadradoCercano n es el número cuadrado más cercano a n, donde n es un entero positivo. Por ejemplo,

   cuadradoCercano 2       == 1
   cuadradoCercano 6       == 4
   cuadradoCercano 8       == 9
   cuadradoCercano (10^46) == 10000000000000000000000000000000000000000000000

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