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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Una terna pitagórica es una terna de números naturales \((a,b,c)\) tal que \(a<b<c\) y \(a^2+b^2=c^2\). Por ejemplo (3,4,5) es una terna pitagórica.

Definir la función

ternasPitagoricas :: Integer -> [(Integer,Integer,Integer)]

tal que (ternasPitagoricas x) es la lista de las ternas pitagóricas cuya suma es x. Por ejemplo,

ternasPitagoricas 12     == [(3,4,5)]
ternasPitagoricas 60     == [(10,24,26),(15,20,25)]
ternasPitagoricas (10^6) == [(218750,360000,421250),(200000,375000,425000)]

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Los números naturales menores que 10 que son múltiplos de 3 ó 5 son 3, 5, 6 y 9. La suma de estos múltiplos es 23.

Definir la función

sumaMultiplos :: Integer -> Integer

tal que (sumaMultiplos n) es la suma de todos los múltiplos de 3 ó 5 menores que n. Por ejemplo,

sumaMultiplos 10      ==  23
sumaMultiplos (10^2)  ==  2318
sumaMultiplos (10^3)  ==  233168
sumaMultiplos (10^4)  ==  23331668
sumaMultiplos (10^5)  ==  2333316668
sumaMultiplos (10^6)  ==  233333166668
sumaMultiplos (10^7)  ==  23333331666668

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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

   ocurrenciasElementos :: Ord a => [a] -> [(a,Int)]

tal que (ocurrencias xs) es el conjunto de los elementos de xs junto con sus números de ocurrencias. Por ejemplo,

   ocurrenciasElementos [3,2,3,1,2,3,5,3] == [(3,4),(2,2),(1,1),(5,1)]
   ocurrenciasElementos "tictac"          == [('t',2),('i',1),('c',2),('a',1)]

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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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