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數學上的奇怪定理

生活 更新时间:2025-01-26 15:40:01

數學有時候很奇怪,它時常會超出我們的常識範圍,似乎違背了自然規律,但那才是自然規律。

下面是今天列舉的五個奇怪的數學事實,這些似乎不可能存在,但又确實存在!

數學上的奇怪定理(五個奇怪的數學事實)1

1、上帝之數

魔方發明于1974年,但直到2010年,數學家們才算出從任何一個起點解魔方所需的最大步數。

這個數字被魔方愛好者稱為“上帝之數”,是由谷歌的一組研究人員計算出來,而他們足足用了35年的CPU時間,事實證明,上帝之數隻有20。

這個小得驚人的數字解釋了為什麼頂級的“速擰魔方”選手可以在5秒内複原打亂的魔方。目前的世界紀錄是3.47秒,由中國選手杜玉生在2018年創造。

數學上的奇怪定理(五個奇怪的數學事實)2

2、恰好是1

奇怪卻是事實:0.999…= 1。乍一看,這似乎與常識不符,因為0.9、0.99等等都小于1,所以看起來0.999…(無限多的9)也應該小于1。

但是很容易得出0.999…= 1。如果x = 0.999…然後10x = 9.999…= x 9。減去x得到9x = 9,所以x = 1(很好理解,但是文字隻能這樣描述了)。

我們可以通過幾個簡單的步驟證明0.999…= 1,同時,1 – 0.999…不是一個非常小的數,而是恰好等于0。

數學上的奇怪定理(五個奇怪的數學事實)3

3、π無處不在

我們知道,隻要涉及圓,常數π就會出現,因為它就是通過這種形狀得到的。但圓周率π的神奇之處在于,它總是在看不到圓的時候出現。

例如,系列1/12 1/22 1/32 1/42 1/52…= 1 1/4 1/9 1/16 1/25…最終無限接近π^2/6值= 1.645……當包含越來越多項時。

更有趣的是,倒置這個分數,我們得到6 /π^2,這正好是任意兩個自然數是素數的概率,當他們足夠大時,是互素關系——換句話說, 除了1外他們沒有共同的因數。

事實上,π與素數(除了自身和1之外沒有其他因數的數)的分布密切相關,而且有點神秘。

數學上的奇怪定理(五個奇怪的數學事實)4

圖為:埃弗雷特在毗拉哈部落

4、一,二,很多

在巴西一個偏遠的亞馬遜地區,住着一個名叫毗拉哈(Piraha)的部落。不需要數學一樣過得很好,甚至是世界上最快樂的人群。

他們用來表示“一個”的單詞也可以表示“幾個”,而“兩個”和“不是很多”有雙重含義。其他任何東西都隻是“很多”。他們也沒有辦法說“更多”、“幾個”或“全部”。

作為狩獵采集者,他們不需要計數,因此也不需要練習計數。毗拉哈人曾要求美國語言學家丹尼爾·埃弗雷特試教自己一些基本的計算技能,因為他們擔心自己缺乏知識,在與其他部落進行貿易時容易上當受騙。

然而,經過八個月的努力,沒有一個毗拉哈人學會了從一數到十,甚至是一加一。他們的文化和以往的經驗使他們完全沒有準備好掌握基本的數字。

數學上的奇怪定理(五個奇怪的數學事實)5

圖為:y=1/x曲線圖

5、 表面積無限,體積是π

托裡拆利小号是将 y=1/x(這是一個矩形雙曲線-上圖) 中 x≥1 的部分繞着 x 軸旋轉了一圈得到的一個表面。

十七世紀意大利物理學家和數學家埃萬傑利斯塔·托裡拆利(Evangelista Torricelli)驚訝地發現,這個号角是有限體積等于π,但它有一個無限大的面積!

數學上的奇怪定理(五個奇怪的數學事實)6

圖為:托裡拆利小号

這絕對有違我們常識,意味着,如果角充滿了油漆,就沒有足夠的油漆覆蓋表面。

托裡拆利生活在微積分出現之前。否則,他就會明白,号角表面上的悖論可以用無限小的量(即無窮小)來解釋。

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