分享

数学分析愚公移山

 阿里山图书馆 2023-07-04 发布于北京

愚公移山这个故事是先秦《列子.汤文》,其中有一段智叟和愚公的对话,描述如下:

河曲智叟笑而止之曰:“甚矣,汝之不惠!以残年余力,曾不能毁山之一毛,其如土石何?”北山愚公长息曰:“汝心之固,固不可彻,曾不若孀妻弱子。虽我之死,有子存焉。子又生孙,孙又生子;子又有子,子又有孙;子子孙孙无穷匮也,而山不加增,何苦而不平?”河曲智叟亡以应。

太行王屋两座山不增加,愚公的子子孙孙无穷尽,何苦不能平两山呀,最后感动了上天,移走了两座大山。我们用数学的方法来分析这个情况。

               

如果甲是一个常数列,也就是愚公的后代子孙每一代都和愚公一样多的搬运量,都一辈子搬运土石a,那么根据数学中实数理论的阿基米德性质,一定有一个自然数n,使得na>v,这样在第n代就可以搬运完两座大山的土石。愚公的想法也是这样的,肯定能夷平两座大山。

如果甲是一个递增数列,也就是随着时间的推移,科技发展越来越快,一代人搬运土石量越来越多,这样夷平两座大山更快一些。这个我有过亲身体验,在闻喜岭西东村有一座方圆几十里,高几十丈的石头山,1980年左右,村里人用小平车拉石头,家家户户用小铁锤砸碎石头,变成小石子,修路盖房子都可以用,作为儿童,我看到过那样的大山,感觉几千年都不可能采完石头的。1984年,村里开始有人买了手扶拖拉机,运输石头卖钱,1989年为了挣钱致富,全村就有100多辆拖拉机做运输了,而且还建有石灰窑将碳酸钙烧成氧化钙可以涂抹墙壁,还有用电带动的碎石机,直接把大石头破成小碎块,我当时也加入过这样的劳动场合,尤其是修筑大同到运城的二级公路时,最缺的就是石子。1992年,由于石头山里还有一种石头主要成是碳酸镁,吸引了台湾商人开办了金属镁工厂,主要就是将碳酸镁煅烧后,电解得到纯净的金属镁,这很赚钱,没几年时间就有很多这样的工厂,在闻喜县开办的红红火火。拖拉机已经不能跟上时代了,汽车和铲车都开到了石头山里,白天黑夜连轴开采,这加速了石头山夷平的速度。在2013年,为了保护环境,国家禁止开采石头山了,我当时看到以前凸起的方圆几十里的大山,已经变成了很深的沟壑了,再也没有原来的高山挺拔了,2023年回到村里,想到了石头山上劳动过各种情景,对环境的影响,是为了钱财破坏了环境,断送了后代的绿水青山,恢复原来的柿子树,酸枣树,野生野兔、獾等动物生存的美好环境已经不可能了,写了一首石头山钱财小诗如下:

石头山钱财歌

2023-01-29

世人都晓钱财好

唯有健康难尽了

山石搬来血汗钱

空留残体今生了

万民都为钱财拼

谁懂和谐难尽了

图得今生逍享堂

儿孙福荫断魂了

农耕副业钱财忙

却是心迷难尽了

贪享开山绝矿源

沟墟废置荒完了

布衣难识钱财书

竟是教规草率了

后代童蒙昧失心

困烦心怨枯终了

我们再来分析第三种情况,这个愚公移山也可能,前几代人比较热心,信心十足,移动土石的量比较多,但是后代由于各种原因,移动的土石量会减少,特殊情况就是山还没移走,后代就停下来不干了,这种情况就是说甲数列,只有前面几项或十几项大于0,后面全都等于0了,这样就不能移走大山的。那么在什么情况下,愚公的子子孙孙都在搬运土石,无穷多个子孙后代正好能搬完土石,这个问题就得考虑数列乙了,v比数列乙中每一项都大,数列乙越往后就越接近v,也就是剩余的土石量就越少,随着一代一代往后传递,土石量的剩余量就一步一步的趋向于零了,这正好就是极限的定义了。

      

这个v也正好就是数列乙的上确界,单调递增数列的极限。

这样我们就可以知道了,愚公说子孙无穷多,就能夷平两座大山的说法不一定能完成的,虽然你的子孙无穷多,山是不变的,并不是无穷就可以夷平有限的。比如我们取一个最简单的等比数列,

这说明了愚公就算第一代人搬运两座山土石的三分之一,只要后代减半搬运,他的无穷多子孙都不可能夷平两座大山的,这说明智叟的话是有道理的,愚公的精神是值得赞扬的,所以可以感动山神,智叟毕竟社会经历丰富,而且有智慧,通过简单计算,知道这是几乎不能完成的任务。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多