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數學有幾種事件

生活 更新时间:2024-12-01 08:45:15

數學是一門嚴謹的學科,但是總有些出人意料的數學題,他們都具有悖論和概率的特性,而且總是能引起一些争論。下面分享幾個有趣事實,颠覆你的思維?


1.偶數(奇數)與自然數一樣多

偶數與自然數,哪一種數多?這時,恐怕很多人都會說:“當然是自然數比偶數多了。”可能還會有人說:“偶數個數等于自然數個數的一半!”什麼道理呢?因為奇數與偶數合起來就是自然數,而奇數與偶數是相間排列的,所以奇數與偶數一樣多,其個數都是自然數的一半。

自然數包括偶數,偶數是自然數的一部分,自然數比偶數多這不是顯而易見、再明白不過的事嗎?聽起來好像确實是這麼一回事,可事實是不是這樣的呢?

16世紀,意大利著名科學家伽利略也曾研究過這個問題。他曾提出過一個著名的悖論,叫作“伽利略悖論”,内容類似偶數和自然數一樣多。這似乎違背常識,因為在1~10中,你隻要數一下,就可以知道自然數有10個,偶數有5個,兩者相比較,很清楚,自然數比偶數多5個。但畢竟自然數和偶數可遠不止那幾個,所以在比較兩者數量的時候這往往是不正确的,為此伽利略提出了無限的問題。對于無限的數量,數的辦法是不行了,因為無限多是永遠數不完的。

康托爾

根據康托爾的理論,它把無限集分為可數集與不可數集,可數集是指集合裡的元素能與正整數形成一一對應的關系的集合;從這個角度說,奇數能與正整數形成一一對應關系,偶數也能與正整數形成一一對應的關系,故奇數與偶數個數是相等的,同理自然數與正整數形成一一對應的關系,那自然數與奇數一樣多,自然數與偶數也一樣多;是不是很奇妙!


2. 0.999999999999999(無限循環)=1

很多人看到這個式子時,第一感覺是等式不成立,造成這種原因是我們很多人無法理解無限的概念。

其實早在 1770 年,大數學家歐拉在他的《代數的要素》中證明了一個類似的等式: 10=9.999... ,縮小十倍是不是就是以上我們看到的等式?

數學有幾種事件(最具争議的幾個數學事實)1

歐拉

在歐拉之後極限這個概念出現之後,漸漸出現了以下這種更為形式化的極限證明方式:

0.999999999999999(無限循環)=9/10 9/100 9/1000 …無限加下去,這是個等比級數,且當公比|q|<1時,這個級數就收斂,也就是有極限,極限值為a1/(1-q),所以這個級數當n趨于無窮時就收斂于0.9/(1-0.1)=1

一石激起千層浪,這個問題引起了科學界廣泛而持久的讨論,在這個問題引發争論之後,各路數學豪傑均試圖證明這個等式。

大衛·福斯特·華萊士在他的 《Everything and More》一書中給出了一個著名的證明方式:

令 x = 0.999...

所以 10x = 9.999...

兩式相減得 9x = 9

所以 x = 1

曆經幾百年,很多偉大的數學家給出了自己的證明方式。我選取了以下簡潔優美的證明過程:

有除法:1/3 = 0.3333333(無限循環)

兩遍同乘3:3 * 1/3 = 3 * 0.3333333(無限循環)

得:1 = 0.9999999(無限循環)

盡管随着時間的推移,一代代人的不懈努力,證明是越來越完備了,但是人們的疑惑卻從來沒有因此而減少。當大家看到這個等式之後,總是會大吃一驚地說:你特麼逗我呢,這怎麼可能呀,0.999… 顯然應該比 1 小呀。曆久彌新,時至今日這個等式的魅力依然不減。


3.男孩(女孩)謬論

這個問題是這樣的:假如一個家庭中有兩個孩子,其中一個孩子是男孩,那麼第二個孩子也是男孩的概率有多大呢?

很多人看到這個問題時候,肯定會不加思索說是1/2,因為第二個孩子要麼男孩,要麼女孩,概率當然是1/2,事實真是如此嗎?正确答案是1/3,很多人就有疑問了,哪算出來荒謬的1/3。

我們一起來分析下:兩個孩子總的可能性有:哥哥弟弟,哥哥妹妹,姐姐弟弟,姐姐妹妹四種情況,其中一個男孩的概率3/4,兩個都是男孩的概率是1/4,而題目問的是在一個男孩的基礎上第二個是男孩的概率,這是一個條件概率的問題,答案是1/4÷3/4=1/3


看完上面你是否感覺要懷疑人生了,但這些卻都是無可争辯的事實。其實數學這門學科,如果你認真去思考,你會發現其實很有趣,很好玩。

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