数
学是一门高深的科学学科,其内涵与外延丰富广泛,历经数千年发展的历史长河,源远流长。数学是人类思维发展的重要标志,是科学研究与应用的基石和支撑。数学之美,常常让人感到神奇与美妙,吸引人们不断地深入研究。然而,数学并非只有欧拉公式、金融数学、算术几何等常见的知识,还有很多冷知识等着我们去发现。以下是一些数学冷知识,它们或许可以为数学爱好者提供一些新的思考方向。
一、点,直线,平面:证明三角形内角和等于180度
在高中数学中,我们会学到三角形内角和定理:任意一角三角形的三个内角的度数和为180度。这个定理在更高级的几何证明中十分常见。如果我们知道了点、直线和平面的概念,我们就能用它证明整个定理。首先,我们定义一条直线为一组点的集合,这些点可以无限延伸;而一个平面是由无限多条平行的直线构成的。有了这个定义,我们就能证明三角形内角和定理了。首先,在一个平面内,我们可以通过三角形的两条边在平面上画出两条平行线(因为平面中的任意一组点构成的直线上的点是无限的,所以直线可以画得很长。)通过这两条平行线,我们可以在平面上找到一个平行四边形,它的对角线在三角形内部形成了两个角,这两个角恰好互补(角的大小之和等于180度)。接下来,我们再画两条直线从第三个角中心向平行四边形的两条边延伸,这就生成了一组平行线。这组平行线把平行四边形划分成了许多小矩形和三角形。三角形就是我们所说的那个三角形,而顶点就在平行四边形的一个角上。有了这个构造,我们多画一条从这个顶点开始的边,将它和平行四边形的另一边相交。 通过这条边我们可以构造出一个平行四边形,它的闭合边即为三角形的第三条边。这个平行四边形实际上就是我们通过平行四边形构造的那个大矩形,它的对角线经过顶点并延伸到那条新边的延长线与平面的另一部分相交,经过一些简单的计算,我们就证明了三角形内角和定理。
二、 可汗学院的“数学大赛”题目—— 证明42是第二个“你喜欢的数”
可汗学院和计算机历史博物馆合办的“数学大赛”题目,是一个看似奇怪又有趣的数学问题:证明42是第二个“你喜欢的数”。这个问题源于道格拉斯·亚当斯的《银河系漫游指南》中的一个情节,其中超级电脑“混沌的心灵”得出的结论是,宇宙存在的目的实际上为了寻找42这个数字。这本小说中的其他细节在数学学科中也有很有趣的内容,例如时间旅行中的伽利略效应、无限小微积分等,都是有趣的数学话题。但是这个看似幽默的,毫无根据的数字却被不少人视为是有趣的“算术谜题”。那么就算它不是真的“你喜欢的数”,我们还是值得思考一下类似的问题。
三、塔尔金定理
塔尔金定理也是一条不太为人所知的数学定理,但它却在一些数学問題中扮演了重要角色。塔尔金定理是指,对于任一正整数 n,我们可以写成下列形式:n=a+b+c,其中a,b,c是小于或等于n的任意自然数。当然, 如果我们考虑不同个数的和,可以尝试构造出一些不同的数例来。但是如果我们只是考虑三个数字之和,居然会有这样一个美妙的定理存在!
四、费马点和 吸蜜鸟
费马是世界著名的数学家,在数学和物理领域贡献极高。费马问题是其最著名的问题之一。其基本思路是:对于一个正整数 n 和正整数 b > 1,如果两个正整数x和y满足 $x^n + y^n = b^n$.则 $x£n=0,1,2,\cdots,\sqrt[n]{b}$ 和 $y£n=0,1,2,\cdots,\sqrt[n]{b}$;特别地,当n=2时,这个问题被称为费马大定理,是很多数学家长久以来努力讨论的问题。尽管最后的证明过程很长,但它是很优美的。让我们来看看这一整个过程。
不过除了费马大定理,费马点也是一件十分有趣的问题。费马点被定义为:对于给定的三个点(或数学称之为顶点),若三条边合在一起就像一只吸蜜鸟在吸蜜时形成的一个正多面体,这三个点中最少一个点就是费马点。这个问题对于解决基站之间的通信问题也是十分重要的.
五、斐波那契数列
斐波那契数列(Fibonacci sequence)是指遵循下列规则的数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,……在这个数列中,每一个数字都是前两个数字的和(例如,2 是 1 + 1,3 是 2 + 1,5 是 3 + 2,等等) 。斐波那契数列是经典的递归问题,在植物等自然界中都有着模仿和应用。例如,植物分割到分支时往往也是斐波那契数列。斐波那契数列也是结合数学和金融学相得益彰的一个领域,一些预测股票价格和对付某些金融类数据的情况都会用到这个数列。
总之,数学冷知识远远不止这些,需要我们不断探索和思考。数学之美是无穷的,希望大家对数学有更深层次的认识和兴趣!