还有哪些类似0.99999…=1有趣的事实?
初聽到0.99999…=1都會(huì)嚇一跳,不符“常識(shí)”,解釋之后又感覺數(shù)學(xué)的魅力所在。
還有那些這樣的例子?
再比如:
給地球和小皮球做一個(gè)緊箍的鋼環(huán),同時(shí)給鋼環(huán)擴(kuò)大1米,哪個(gè)球的平均空隙大?(答案是一樣大)
又如皮筋與螞蟻問題:
一只螞蟻在理性彈性繩的一端,向另一端以每秒1cm的速度爬行。彈性繩同時(shí)以每秒1m的速度均勻地拉長(zhǎng),螞蟻能否爬到終點(diǎn)?
看起來(lái)不行吧?沒錯(cuò),答案是“能”。
簡(jiǎn)單的解釋就是假設(shè)彈性繩的速度是每秒0.9cm,那么直覺上螞蟻就能爬到終點(diǎn)。而彈性繩均勻拉長(zhǎng)意味著其上總有一點(diǎn)的速度是每秒0.9cm,也就是說(shuō)螞蟻可以爬到這個(gè)點(diǎn)。接下來(lái)把整個(gè)彈性繩分段就好了。
另外沒必要說(shuō)高深的理論,一些簡(jiǎn)潔平凡的結(jié)論就挺有趣了。看起來(lái)難以理解,想一想就恍然大悟。
無(wú)窮是個(gè)很無(wú)賴的概念……什么構(gòu)造出一個(gè)全體分?jǐn)?shù)集(有理數(shù))對(duì)應(yīng)正整數(shù)集的……
級(jí)數(shù)里面全體自然數(shù)之和為-1/12
微積分當(dāng)中最妙又最簡(jiǎn)潔的當(dāng)屬“擺線長(zhǎng)度等于圓直徑四倍”,這條與圓息息相關(guān),怎么看怎么“無(wú)理”的一條線,長(zhǎng)度不僅和π沒有關(guān)系,還是個(gè)漂亮的整數(shù)倍!:
當(dāng)時(shí)知道“半球體積等于等底等高的圓柱切去一個(gè)圓錐的體積”的直觀解釋的時(shí)候真的是拍案稱奇。
不知道算不算幾何學(xué),但是萊洛三角形是挺神奇的。平穩(wěn)地搬運(yùn)東西不一定要用圓木。
而且,不說(shuō)復(fù)雜的,三角形的四心(重心、垂心、內(nèi)心、外心)也很神奇啊,三種重要的線都匯聚到某個(gè)點(diǎn)上。
迷宮的萬(wàn)能解法也挺流氓的……不過這個(gè)算圖論或者拓?fù)鋵W(xué)了……說(shuō)到圖論,四色猜想也很經(jīng)典,然而這個(gè)不是“想一想就恍然大悟”的部分了……
對(duì)了,拓?fù)鋵W(xué)里還有個(gè)“同胚”的神奇概念,例如下面這兩個(gè)就是拓?fù)涞葍r(jià)的:
類似的,我們還可以得到“8字環(huán)和圓環(huán)同胚”的結(jié)論。在實(shí)際生活中也有應(yīng)用:不打開繩結(jié)、不割斷繩子,是可以把下圖的兩個(gè)人解開的。
代數(shù)算是比較按部就班的領(lǐng)域了……五次方程沒有公式解是個(gè)挺令人沮喪的事實(shí)……
另外尺規(guī)作圖無(wú)法三等分角也是挺令人沮喪的,更有趣的是這個(gè)幾何問題要用比較深的代數(shù)方法解決。
不過有很多經(jīng)典的問題可以歸入代數(shù):
1、上下山問題
上山速度3m/s,下山速度5m/s,平均速度不是4m/s。
2、芝諾悖論
阿基里斯的速度是烏龜?shù)陌俦?#xff0c;烏龜在阿基里斯前一百米。當(dāng)阿基里斯跑到烏龜現(xiàn)在的位置時(shí),烏龜多跑出去了一米;阿基里斯追上這一米時(shí),烏龜又多跑了一厘米;以此類推,阿基里斯永遠(yuǎn)追不上烏龜。(0.999…=1與芝諾悖論是異曲同工)
數(shù)論里有個(gè)很妙的結(jié)論,N之前素?cái)?shù)的分布頻率與ln(N)/N幾乎相合,更準(zhǔn)確的版本是:
對(duì)了,調(diào)和級(jí)數(shù)是發(fā)散的!
另外……既然提到了0.999...我覺得有很多日經(jīng)問題都可以說(shuō)呀:
3、三門問題
三扇門背后只有一扇門有獎(jiǎng)金,另外兩扇是空門。參與者選擇一扇門后,主持人打開余下兩扇門中一扇空門。這時(shí)參與者換門獲獎(jiǎng)率是2/3,不換門的獲獎(jiǎng)率是1/3。
(說(shuō)實(shí)話我到現(xiàn)在還是不明白為什么有人會(huì)覺得兩扇門獲獎(jiǎng)率一樣……)
4、男女孩問題
一家人有兩個(gè)孩子,其中有一個(gè)女孩。另一個(gè)孩子是男孩的概率是2/3。
5、“魔術(shù)師地毯”類問題
6、生日悖論
23人中有兩人生日相同的概率大于50%,50人時(shí)就可以升高到97%。
下面這個(gè)來(lái)自M67的Blog,告訴你為什么大家不把“找規(guī)律填數(shù)”當(dāng)數(shù)學(xué):
圓上有 n 個(gè)點(diǎn),兩兩之間連線后,最多可以把整個(gè)圓分成多少塊?上圖顯示的就是 n 分別為 2 、 3 、 4 的情況。可以看到,圓分別被劃分成了 2 塊、 4 塊、 8 塊。規(guī)律似乎非常明顯:圓周上每多一個(gè)點(diǎn),劃分出來(lái)的區(qū)域數(shù)就會(huì)翻一倍。
事實(shí)上真的是這樣嗎?讓我們看看當(dāng) n = 5 時(shí)的情況:
果然不出所料,整個(gè)圓被分成了 16 塊,區(qū)域數(shù)依舊滿足 2n-1 的規(guī)律。此時(shí),大家都會(huì)覺得證據(jù)已經(jīng)充分,不必繼續(xù)往下驗(yàn)證了吧。偏偏就在 n = 6 時(shí),意外出現(xiàn)了:
此時(shí)區(qū)域數(shù)只有 31 個(gè)。
下次還有人問你找規(guī)律填數(shù),沒啥興趣的話可以這么回答:答案是oo,因?yàn)檫@是一個(gè)以xx為周期的循環(huán)數(shù)列。
算法數(shù)學(xué)之美微信公眾號(hào)歡迎賜稿
稿件涉及數(shù)學(xué)、物理、算法、計(jì)算機(jī)、編程等相關(guān)領(lǐng)域,經(jīng)采用我們將奉上稿酬。
投稿郵箱:math_alg@163.com
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的还有哪些类似0.99999…=1有趣的事实?的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇: Reverse原理背后的数学和魔幻艺术
- 下一篇: 厉害了,我的清华大学,各系横幅让网友看花