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难道数学真的有那么讨厌吗?

 天选小丑 2018-11-20

哪里有数学

哪里才有真正的美

前两天超模君在查资料的时候无意间发现了一组有趣的等式:

从中我们可以发现,虽然等式左边构成都是1,但是在等式右边却产生了如此巧妙的变换,而且还有许多类似的等式。

这让超模君回想起了上学时和数学“相爱相杀”日子,那段时光为了研(ku)究(zhong)数(zuo)学(le),积累了不少有趣的数学公式。

1.欧拉恒等式

欧拉恒等式也称为欧拉公式,第一次出现于1748年欧拉在洛桑出版的书《Introduction》中,是一条非常著名的恒等式。

因为它把5个最基本的数学常数简洁地连系起来,其中包括:

两个超越数:自然对数的底e、圆周率π;

两个单位:虚数单位i、自然数的单位1;

以及最重要的常数0。

欧拉恒等式也因此被称为“数学最奇妙的公式”。

在当今社会,欧拉恒等式的应用十分广泛,而在公式的背后,却有着鲜为人知的故事。

当年欧拉推导这条等式的时候,虚数还没有被数学界公认,甚至连虚数的单位“i”都是欧拉创造的,并且沿用至今。

甚至在体育界,也出现了欧拉恒等式的身影,前段时间就出现了一张海报:

在比赛前夕,恒大发出这张海报,即有逼格又能鼓舞士气,这个创意超模君给满分~

2.斐波那契数列

斐波那契数列(Fibonacci sequence),是由数学家列昂纳多·斐波那契定义的。

把它写成数列的形式是这样的:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,...

显然这是一个线性递推的数列,从第3项开始,每一项都等于前两项之和。

而且随着数列的递推,前一项与后一项的比值越来越接近黄金分割(0.618),所以又称为“黄金分割数列”。

利用斐波那契数列还能做出一个漂亮的图形:

斐波那契弧线

其实,斐波那契数列还有一个名称,当年斐波那契在做研究的时候,是以兔子繁殖为例子而引入的,所以,斐波那契数列又被称为“兔子数列”。

3.一种比无理数还“无理”的数

这个式子来自50多年前的《Scientific American》(《科学美国人》)。

只可惜出版的当天日期是4月1号愚人节,不少读者以为这是一场“恶作剧”,而且,根据著名的林德曼定理可以判定:等式左边的e指数一定是一个超越数,绝对不可能是一个整数。

但是如果用mathematica去计算的话,就会发现这条式子神奇的地方,等式左边等于:262537412640768743.9999999999992500725972…

即使计算结果非常接近一个整数,但它仍然是一个超越数。

4.圆周率和e的近似公式

在初等数学公式的大家庭里,能把π和e联系起来的是少之又少。除了大名鼎鼎的欧拉恒等式(欧拉公式),恐怕就是这个式子比较出名了。

而且式子中各项的指数正好呈“4,5,6”递增,所以公式看起来异常的漂亮,只可惜它只是个近似公式。

5.梅钦公式

梅钦公式是约翰·梅钦( John Machin) 于1706年发明的一种用于计算圆周率π的公式。

熟悉圆周率计算方法的模友们应该对这个公式不陌生,其神奇之处在于它将圆周率表示为了两个分数的反正切之和。

虽然有不少类似公式,但是梅钦公式是至今仍被广泛应用的计算π值的公式。

6.拉马努金恒等式

这条神奇的等式出自被称为“印度之子”的数学奇才拉马努金之手。

关于拉马努金恒等式还有一个传说,当年拉马努金把这个等式放在《印度数学会刊》上征集证明,结果数月内无人能应。

细心的模友就会发现,其实这条等式就是上面提及“欧拉恒等式”时,海报上恒大球队的“得分”,超模君一眼就看出来了,恒大是个热爱数学的球队。

7.连分式公式

这条漂亮的连分式仍是出自拉马努金之手。

连分式的美妙之处就在于,它不仅把圆周率π和自然对数的底e联系了起来,其中还隐藏了黄金分割数:

值得一提的是,拉马努金在提出连分式的时候,还是南印度一个为生存而奔波的普通小职员,他甚至没接受过正经的高等教育,但却有一双善于发现数学美的眼睛。

8.最美的特解

看到这个式子有没有一种“勾三股四弦五”的感觉,可能大多数人只知道勾股定理,而这条优美的式子却鲜为人知。

虽然长得像勾股定理(而且还比勾股定理更美观),但实际上和勾股定理没有半毛钱关系,它只是一类三次不定方程最简单的特解而已。

这条式子首次出现是在英国分析学大师G·H·哈代所著的《数论导引》,而更有趣的是,拉马努金的许多作品都是这位分析学大师审核和发布的。

G·H·哈代曾经还对马拉努金的作品评价:“完全打败了,我从没见过任何像这样的东西。”

或许当时G·H·哈代从来想过数学也能如此美妙、有趣吧。

其实每一个公式背后都一段值得回味的故事。

如果到现在你都没有体验到数学的美妙之处,那就勇敢一点,

多做点题,你和数学总会有故事的。

本文系网易新闻·网易号“各有态度”特色内容

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