你是無理的
也是神秘的
舉國歡慶,明天就要開始放假了。
後來想想,國慶假期我好像要寫文章,發文章,那這假期跟我啥關係?
此時的我,留下了悔恨的淚水,寫下這篇讓你們無法無眠的文章。
今天,超模君先從康威常數開始,跟各位模友分享那些神秘的常數。
康威常數
λ ≈ 1.303577269
老頑童康威
在講康威常數之前,超模君先帶大家瞭解一下外觀數列(Look-and-say sequence)。
1,11,21,1211,111221,312211,13112221,1113213211,31131211131221,……這個數列有非常多有趣的特點:
①它以1開始,序列的第n+1項是對第n項的描述。
比如:第5項是111221,描述就是3個1,2個2,1個1, 可得下一項就是312211。②按照①的規律,這個數列會越來越長,但是它永遠都不會出現除了1,2,3之外的數字;
1987 年,喜歡研究各種趣味數學的康威看著這個數列,覺得非常有趣,然後就開始研究,“一不小心”就發現了一個“明顯”的規律!
隨著n的增大,相鄰兩項數字長度的比值 L(n) / L(n-1) 會越來越接近一個固定的數。這個數就稱為“康威常數”,用 λ 表示,康威證明了它是一個無理數。同時,康威還指出這個數是下面這個71次方程的
唯一正實數解。x^71 - x^69 - 2*x^68 - x^67 + 2*x^66 + 2*x^65 + x^64 - x^63 - x^62 - x^61 - x^60 - x^59 + 2*x^58 + 5*x^57 + 3*x^56 - 2*x^55 - 10*x^54 - 3*x^53 - 2*x^52 + 6*x^51 + 6*x^50 + x^49 + 9*x^48 - 3*x^47 - 7*x^46 - 8*x^45 - 8*x^44 + 10*x^43 + 6*x^42 + 8*x^41 - 5*x^40 - 12*x^39 + 7*x^38 - 7*x^37 + 7*x^36 + x^35 - 3*x^34 + 10*x^33 + x^32 - 6*x^31 - 2*x^30 - 10*x^29 - 3*x^28 + 2*x^27 + 9*x^26 - 3*x^25 + 14*x^24 - 8*x^23 - 7*x^21 + 9*x^20 + 3*x^19 - 4*x^18 - 10*x^17 - 7*x^16 + 12*x^15 + 7*x^14 + 2*x^13 - 12*x^12 - 4*x^11 - 2*x^10 + 5*x^9 + x^7 - 7*x^6 + 7*x^5 - 4*x^4 + 12*x^3 - 6*x^2 + 3*x - 6 = 0
歐拉常數γ ≈ 0.577
數頻-歐拉常數R ≈ 0.273
為啥會有兩個常數?
我們先來看一個古老的調和級數:1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + 1/5 + 1/6 + 1/7 + 1/8 + ……
隨著分母的不斷增大,每一項增加的數會越來越小,這樣無限加下去,直覺上這個級數會收斂到一個固定的值。
然而,這個級數卻是發散的。。。儘管相加的分數會越來越小,但是這樣無限進行下去,它們的和也會變得無窮大!
此後,數學家們一直想要用數學公式來逼近調和級數,卻毫無進展,直到無窮級數理論逐漸成熟。
1665年,牛頓在他的著作《流數法》中推導出了第一個冪級數:
1734年,歐拉利用牛頓的成果,首次得到了調和級數有限多項和的值:
1+1/2+1/3+…+1/n = ln(n+1) + 1/2*(1+1/4+1/9+...+1/n^2) - 1/3*(1+1/8+1/27+...+1/n^3) + ......由於後面那一串數是收斂的,歐拉由此判斷它們將無限趨近一個常數,用C表示。即:
1+1/2+1/3+…+1/n= ln(n+1) +C(常數)
歐拉還近似地算出了這個常數 C ≈ 0.5772156649。這個數字後來被稱為“歐拉常數”。
到了1790年,意大利數學家馬歇羅尼(Lorenzo Mascheroni) 引入了 γ 作為這個常數的符號, 並把這個常數計算到了小數點後32位,因此“歐拉常數”也稱“歐拉-馬歇羅尼常數”。
錢珀瑙恩常數
C10 ≈ 0.123456789101112
前面兩個常數也許你會覺得有點抽象,不太理解,那這個錢珀瑙恩常數就十分簡單了,它是指:將所有正整數從小到大寫成一排,然後在前面加個小數點,就ok了!
即:0.12345678910111213141516 ……
這個常數是由英國統計學家錢珀瑙恩(Champernowne)於1933年構造出來的,用符號
表示。
和其他的常數不同,錢珀瑙恩常數並沒有描述任何一個數學對象,它只是為了論證一些數學問題而被構造出來的。它可以用無窮級數來表示:
不過,錢珀瑙恩常數也有一些特殊的性質:
①它是一個無限不循環小數,因此它是一個無理數;②它不是任何一個整係數多項式方程的解,因此它是一個超越數;③每一種數字或者數字組合出現的機會都是均等的,因此它是一個 正規數。
黃金分割
φ = (1 + √5)/2 ≈ 1.618
黃金分割數0.618是公認的最具有審美意義的比例數字,關於它的誕生,有這樣一個傳說:
0.618與1.618互為倒數
雖然這只是一個傳說,但是黃金分割的最初來源確實是來自畢達哥拉斯。在公元前6世紀的時候,畢達哥拉斯學派就研究過正五邊形和正十邊形的作圖。
公元前4世紀,古希臘數學家歐多克索斯 第一個系統地研究了黃金分割問題,並建立起比例理論。
到了公元前300年左右,歐幾里得吸收了歐多克索斯的研究成果,進一步系統論述了黃金分割,並將這些研究成果寫進了《幾何原本》,它是最早的有關黃金分割的論著。
黃金分割無處不在,幾乎所有與美有關的東西,都會與它扯上關係。遍佈各種名畫、攝影、建築、音樂等等,甚至炒股、戰爭佈局、醫學……
而在數學上,還有這樣一個“黃金分割數列”,就是“斐波那契數列”。
1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144·····
這個數列從第3項開始,每一項都等於前兩項之和。而在這個數列中,還隱藏著一個0.618。
隨著數列項數的增加,前一項與後一項之比會越來越逼近黃金分割的數值0.6180339887..…
放假雖爽,可不要貪睡哦。
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