有趣的数学定理

合集下载

勾股定理数学

勾股定理数学

勾股定理数学嘿,朋友们,今天咱们来聊聊一个超级经典、让人拍案叫绝的数学定理——勾股定理。

这可是个老古董了,早在几千年前,咱们的老祖宗们就发现了它的奥妙,简直是数学界的“老炮儿”。

想象一下,你手里拿着一根直直的木棒,咱们就叫它“直角边A”吧。

再拿出一根同样直的木棒,咱们叫它“直角边B”。

现在,你把这两根木棒摆成一个直角,就像咱们平时说的“直愣愣”的那样。

然后,你再找一根木棒,把它斜着搭上去,让它的一头挨着“直角边A”,另一头挨着“直角边B”,这根木棒咱们就叫它“斜边C”。

这时候,神奇的事情发生了!勾股定理告诉你,这三根木棒的长度之间,有着一种让人惊叹的关系。

具体来说,就是“直角边A的平方加上直角边B的平方,等于斜边C的平方”。

听起来是不是有点儿绕?没关系,咱们举个例子来说明。

比如说,“直角边A”的长度是3米,“直角边B”的长度是4米。

那么,按照勾股定理,咱们就可以算出“斜边C”的长度是多少。

咱们先算出“直角边A的平方”,那就是3米乘以3米,等于9平方米;再算出“直角边B的平方”,那就是4米乘以4米,等于16平方米。

最后,把这两个结果加起来,就是9平方米加上16平方米,等于25平方米。

现在,咱们再来看看“斜边C”。

要找到它的长度,咱们只需要把25平方米开平方,也就是找一个数,让它自己乘自己等于25。

这个数就是5米!所以,“斜边C”的长度就是5米。

怎么样,是不是觉得勾股定理很厉害?它就像是一个神奇的魔法公式,只要你知道两个直角边的长度,就能算出斜边的长度;反过来,如果你知道斜边和两个直角边中的一个的长度,也能算出另一个直角边的长度。

这简直就是数学界的“万金油”啊!而且,勾股定理不仅在数学上有着重要的地位,它在实际生活中也有着广泛的应用。

比如说,在建筑工地上,工人们经常要用到它来计算房子的高度、宽度和斜面的长度;在航海领域,船长们也要用到它来确定船只的航向和距离;甚至在咱们平时玩的电子游戏里,游戏开发者也会用到它来设计游戏场景中的物体和角色。

一些高等数学公式定理的有趣表情包

一些高等数学公式定理的有趣表情包

一些高等数学公式定理的有趣表
情包
以下是真正的泰勒展开公式(麦克劳林级数)
泰勒展开公式(麦克劳林级数)的Ha版
等价无穷小是泰勒公式的导数,其精度是泰勒展开的常数项和最低阶项。

常用等价无穷小量的Ha版
常用等价无穷小量的狗头版
常用等价无穷小量的滑稽版
你大爷定理:lim(n→♾)(a1^n+a2^n+
...+ak^n)^(1/n)=max{a1,a2, ... ,ak}
这个定理因为结果取最大数而得名,以下分别用葫芦娃版、奥特版、三国无双孙吴版来描述该定理
合体定理:lim(x→0)[(a1^x+a2^x+
...+ak^x)·(1/k)]^(1/x)=(a1·a2· ... ·ak)^(1/k)
该定理因其结果融合了所有元素而得名,注意与前一个定理进行区分
以下分别用奥特合体版和数码兽合体版来描述
洛必达法则的特征就是分子分母同时求导,所以有:。

5个数学脑洞:没想到你竟然是这样的定理

5个数学脑洞:没想到你竟然是这样的定理

5个数学脑洞:没想到你竟然是这样的定理!谁说数学是枯燥的?在数学里,有很多欢乐而又深刻的数学定理。

这些充满生活气息的数学定理,不但深受数学家们的喜爱,在数学迷的圈子里也广为流传。

喝醉的小鸟定理:喝醉的酒鬼总能找到回家的路,喝醉的小鸟则可能永远也回不了家。

假设有一条水平直线,从某个位置出发,每次有50% 的概率向左走1米,有50%的概率向右走1米。

按照这种方式无限地随机游走下去,最终能回到出发点的概率是多少?答案是100% 。

在一维随机游走过程中,只要时间足够长,我们最终总能回到出发点。

现在考虑一个喝醉的酒鬼,他在街道上随机游走。

假设整个城市的街道呈网格状分布,酒鬼每走到一个十字路口,都会概率均等地选择一条路(包括自己来时的那条路)继续走下去。

那么他最终能够回到出发点的概率是多少呢?答案也还是100% 。

刚开始,这个醉鬼可能会越走越远,但最后他总能找到回家路。

不过,醉酒的小鸟就没有这么幸运了。

假如一只小鸟飞行时,每次都从上、下、左、右、前、后中概率均等地选择一个方向,那么它很有可能永远也回不到出发点了。

事实上,在三维网格中随机游走,最终能回到出发点的概率只有大约34% 。

这个定理是著名数学家波利亚(George Pólya)在1921 年证明的。

随着维度的增加,回到出发点的概率将变得越来越低。

在四维网格中随机游走,最终能回到出发点的概率是19.3% ,而在八维空间中,这个概率只有7.3% 。

“你在这里”定理:把一张当地的地图平铺在地上,则总能在地图上找到一点,这个点下面的地上的点正好就是它在地图上所表示的位置。

这个局面并不罕见:在商场的地板上画一张整个商场的地图,那么你总能在地图上找到一个“你在这里”的标记——它可以做到非常精确。

1912 年,荷兰数学家布劳威尔(Luitzen Brouwer)证明了这么一个定理:假设D 是某个圆盘中的点集,f 是一个从D 到它自身的连续函数,则一定有一个点x ,使得f(x) = x 。

垂径定理知二推三详细证明

垂径定理知二推三详细证明

垂径定理知二推三详细证明好嘞,今天咱们聊聊一个有趣的数学定理,叫做“垂径定理”。

这个名字听起来高深,其实就像咱们生活中的小故事。

想象一下,你在公园的长椅上,阳光洒在脸上,旁边的小朋友在追逐打闹,突然有一个小球滚到了你的脚边。

哎呀,这个小球的轨迹就像个抛物线,而你正好坐在它的正下方。

这里的关键就是那条从球心到地面的直线,这条线是垂直的,当然了,这也是“垂径”的意思。

有的人听到“定理”就开始皱眉头,以为要背公式,实际上我们只需要看看这个定理的应用就好了。

想象一下你在玩飞镖,飞镖如果准确无误地飞到靶心上,那是因为你用力均匀,角度掌握得当。

这个靶心其实就是圆的中心,而飞镖飞过来的那条路径就像是个直线,正好和圆的边缘相切。

这里就体现了“二推三”的意思,二是指两条直线交点,三是指圆的性质。

嘿,这不是让人感到神奇吗?咱们再来点轻松的例子,想象一下你在开车,路上遇到一个大转弯。

你需要调好方向盘,让车子精准地过弯。

如果你的方向掌握得当,车子就像是飞过一个圆弧一样,而这也能通过几何的知识来解释。

你转动的方向盘和车子的轨迹就是一条直线和一个圆的结合,正好展现了“垂径定理”的精妙之处。

可能有人会想,“这和我有什么关系呢?”它与我们的生活息息相关。

比如,建筑师设计房屋的时候,常常需要运用这些数学知识。

想象一下,一个高楼大厦,它的设计得考虑到风的方向和强度,这时候就得用到这些几何知识。

高楼的柱子就像咱们的垂直线,基础的设计就像圆的边缘,确保整栋大楼既稳固又美观,真是“稳如泰山”啊。

再说说运动员,特别是投篮的篮球运动员。

他们在场上投篮的时候,往往要掌握角度和力度。

投篮的轨迹就像一条抛物线,而篮球进网的那一刹那,真是让人心潮澎湃。

想想看,那个篮球飞向篮筐的瞬间,就像是完美的碰撞,圆形的篮筐和篮球之间的关系,正好体现了“二推三”的妙处。

你有没有发现,生活中处处都有数学的影子?不管是喝水的杯子,还是你吃的披萨,都是圆形的,而这些形状都和我们讨论的“垂径定理”有着千丝万缕的联系。

有趣的数学勾股定理

有趣的数学勾股定理

有趣的数学勾股定理一、勾股世界我国是最早了解勾股定理的国家之一,在我国最古老的数学经典著作《周髀算经》上记载着这样一段历史:西周开国之初(约公元前一千多年)有一个叫商高的数学家对周公(周武王的弟弟,封在鲁国当诸候)说:把一根直尺折成直角,两端连结起来构成一个直角三角形.它的短直角边称为勾,长直角边称为股,斜边称为弦。

发现如勾为3,股为4,那么弦必为5。

这就是勾股定理,又称商高定理。

在西方公元前六世纪到公元前五世纪希腊数学家毕达哥拉斯也发现这一定理,并给出了证明,但他的证明也已失传。

后来欧几里得写《几何原本》时,给出一个证明留传至今(后文我们再补充,丰富同学们的视野)。

因而西方称这一定理为毕达哥拉斯定理。

这一定理在数学上有广泛的应用,而且工程技术,测量中也有许多应用。

它在人类文明史上有重要的地位。

而在中国的有一位古代数学家赵爽在继商高之后证明了勾股定理。

他这个证明可谓别具匠心,极富创新意识。

他用几何图形的截、割、拼、补来证明代数式之间的恒等关系(与我们今天教科书上一些证明方法的大致类似)。

既具严密性,又具直观性,为中国古代以形证数、形数统一、代数和几何紧密结合、互不可分的独特风格树立了一个典范。

以后的数学家大多继承了这一风格并且有所发展。

稍后一点的刘徽在证明勾股定理时也是用的以形证数的方法,只是具体图形的分合移补略有不同而已。

二、勾股定理的多种证明方法(以教科书编排为序):第一种证明:教科书P3,通过直接数出正方形A、B、C的小方格数,将不足一格的方格算半个。

结果来看它们之间的关系。

小方格数即为面积。

由此方法可以得出正方形A、B的面积与正方形C的面积相等。

第二种证明:教科书P8,如图所示:分析:正方形EFGH的面积=正方形ABCD-周围四个小三角形的面积。

计算:正方形ABCD边长为a+b,则面积为(a+b)2,小三角形的面积为,代入分析里面的公式得:(a+b)2 -4?a2+b2而正方形EFGH的面积也可表示为:c2,所以:a2+b2=c2第三种证明:教科书P8,如图所示:分析:正方形ABCD=正方形EFGH+小正方形EFGH周围的四个小三角形的面积。

奇妙的数学文化3下好词好句

奇妙的数学文化3下好词好句

奇妙的数学文化3下好词好句奇妙的数学文化是一门深奥而又有趣的学科,它不仅仅是一种工具,更是一种思维方式。

在数学文化中,有许多令人惊叹的数学原理和定理,下面我将列举一些让人惊叹的数学文化。

一、黄金分割黄金分割是一种美学原则,也是一种数学现象。

它是指将一条线段分割为两部分,使得整体与较长部分之比等于较长部分与较短部分之比。

黄金分割比例约为1:1.618,它在建筑、绘画、音乐等艺术领域被广泛运用。

二、费马大定理费马大定理是数学史上最具魅力的问题之一。

该定理由法国数学家费马在17世纪提出,直到1994年才被英国数学家安德鲁·怀尔斯证明。

该定理表明,对于大于2的任意整数n,方程x^n + y^n = z^n没有正整数解。

三、无穷大与无穷小无穷大和无穷小是数学分析中的重要概念。

无穷大是指当自变量趋于某一点时,函数值趋于无穷的情况;无穷小是指当自变量趋于某一点时,函数值趋于零的情况。

无穷大和无穷小在微积分中扮演着重要的角色,它们帮助我们研究函数的极限和导数。

四、哥德巴赫猜想哥德巴赫猜想是数学中一个著名的未解问题。

该猜想由德国数学家哥德巴赫在18世纪提出,它表明任何一个大于2的偶数都可以表示为两个素数的和。

虽然这个猜想尚未被证明,但已经被验证到非常大的数。

五、无理数无理数是指不能表示为两个整数之比的实数。

例如,圆周率π和自然对数的底数e都是无理数。

无理数的存在性最早由古希腊数学家毕达哥拉斯发现,它打破了古希腊人追求完美比例的思想。

六、四色定理四色定理是关于地图着色的一个重要结论。

该定理表明,任何一个平面地图都可以用四种颜色进行着色,使得任何相邻的两个区域颜色不同。

这个定理在地图着色问题中具有重要的应用价值。

七、黎曼猜想黎曼猜想是数论中一个重要的未解问题。

该猜想由德国数学家黎曼在1859年提出,它涉及到数学中最神秘的数——复数。

黎曼猜想表明,所有非平凡的黎曼Zeta函数的复数零点都位于直线Re(s)=1/2上。

戴维南定理心得体会

戴维南定理心得体会

戴维南定理心得体会戴维南定理,也被称为多人同时匹配问题,是一个非常有趣且实用的数学定理。

我在学习这个定理的过程中,深受启发。

通过学习和思考,我对这个定理有了一些心得体会。

首先,戴维南定理告诉我们,在一群人中进行多人同时匹配时,可以采用一个优化算法,找出最优的匹配方案。

这个算法是通过不断进行轮换的方式逐步得到的。

这个过程中,每个人都可以写下自己心中最喜欢的人的名字,然后进行匹配。

当所有的人都写好后,算法会对每个人进行评分,然后根据评分进行交换。

通过不断交换,最终可以形成一个最优的匹配方案。

其次,戴维南定理告诉我们,最优的匹配方案是相对的,并不是唯一的。

在这个过程中,每个人的实际匹配结果可能并不是他们最喜欢的人,也有可能是他们无法得到的人。

但是,这个匹配方案是整体上最优的。

这一点很重要,因为在现实生活中,我们常常面临抉择,无法满足所有人的需求。

戴维南定理的启示是,我们需要在整体利益和个体需求之间进行权衡和取舍。

再次,戴维南定理告诉我们,人们的喜好是可以变化的。

在多人同时匹配的过程中,每个人会根据别人的选择进行评分。

通过不断交换,我们不仅可以找到一个最优的匹配方案,还可以让每个人的评分趋于平衡。

这一点很有趣,因为它暗示了人们的喜好可以被塑造和改变,不是固定不变的。

这对于我们在现实生活中做决策和选择时也是有启示的,我们不应该固执地坚持某个观点,应该灵活地调整自己的喜好和价值观。

最后,通过学习戴维南定理,我也深刻感受到数学的魅力。

数学是一门理性严谨的学科,它可以帮助我们解决现实生活中的问题,并给我们带来新的思考和启发。

在学习戴维南定理的过程中,我不仅明白了这个定理的原理和应用,也学会了如何运用数学的思维方法进行问题的求解和分析。

这对于我个人的成长和发展是非常宝贵的。

综上所述,戴维南定理是一个有趣且实用的数学定理,它给我们提供了一种多人同时匹配的最优方案。

通过学习这个定理,我对匹配问题有了更深入的理解,同时也对数学的思维方法和应用有了更多的体会。

勾股定理的引入有趣故事

勾股定理的引入有趣故事

勾股定理是一个有趣且古老的数学定理,它的引入可以追溯到古代中国和古代希腊。

这里有一个关于勾股定理的有趣故事,称为"毕达哥拉斯的故事":
据说在古希腊,有一个叫做毕达哥拉斯的数学家和他的学生们研究几何学。

他们发现了一个有趣的现象:当直角三角形的两条直角边的长度满足某种特定的关系时,它们的斜边长度总是相等。

于是毕达哥拉斯开始研究这个规律,并最终总结出了著名的勾股定理。

故事中的毕达哥拉斯和他的学生们开始研究直角三角形,他们发现了一些特殊的例子。

例如,当一条直角边的长度为3,另一条直角边的长度为4时,斜边的长度恰好为5。

他们进一步研究发现,类似的规律在其他直角三角形中也成立。

他们开始怀疑是否存在一个普遍的规律,能够描述这种关系。

于是,毕达哥拉斯和他的学生们进行了更多的实验和观察,并进行了大量的数学推理。

最终,他们发现了一个重要的规律:在任何直角三角形中,直角边的平方和等于斜边的平方。

这个规律后来被称为勾股定理。

据说,毕达哥拉斯非常兴奋地发现了这个定理,他们认为这个发现是如此重要,以至于他们庆祝这一发现的时刻,甚至牺牲了一只公牛作为祭品。

这个故事可能有些夸张,但它展示了古代数学家对于勾股定理的重视和兴奋。

这个故事虽然有趣,但它并不能确定勾股定理的确切起源。

勾股定理的早期形式在古代埃及和巴比伦也有出现。

然而,毕达哥拉斯及其学派对勾股定理的研究和推广起到了重要的作用,因此这个故事成为了勾股定理的一个有趣的引入方式。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

数学中竟然还有这样的定理!
“醉鬼可以找到回家的路,喝醉的小鸟可能再也回不了家了”。

“一刀总可以平分一个给定的火腿三明治”。

不知道我在讲什么?我在谈数学定理呢。

谁说数学是枯燥的?今天死理性派就来给你介绍几个与生活息息相关并且很有爱的数学定理。

谁说数学是枯燥的?在数学里,有很多欢乐而又深刻的数学定理。

这些充满生活气息的数学定理,不但深受数学家们的喜爱,在数学迷的圈子里也广为流传。

喝醉的小鸟
定理:喝醉的酒鬼总能找到回家的路,喝醉的小鸟则可能永远也回不了家。

假设有一条水平直线,从某个位置出发,每次有 50% 的概率向左走1米,有50%的概率向右走1米。

按照这种方式无限地随机游走下去,最终能回到出发点的概率是多少?答案是100% 。

在一维随机游走过程中,只要时间足够长,我们最终总能回到出发点。

现在考虑一个喝醉的酒鬼,他在街道上随机游走。

假设整个城市的街道呈网格状分布,酒鬼每走到一个十字路口,都会概率均等地选择一条路(包括自己来时的那条路)继续走下
去。

那么他最终能够回到出发点的概率是多少呢?答案也还是 100% 。

刚开始,这个醉鬼可能会越走越远,但最后他总能找到回家路。

不过,醉酒的小鸟就没有这么幸运了。

假如一只小鸟飞行时,每次都从上、下、左、右、前、后中概率均等地选择一个方向,那么它很有可能永远也回不到出发点了。

事实上,在三维网格中随机游走,最终能回到出发点的概率只有大约 34% 。

这个定理是著名数学家波利亚(George Pólya)在 1921 年证明的。

随着维度的增加,回到出发点的概率将变得越来越低。

在四维网格中随机游走,最终能回到出发点的概率是19.3% ,而在八维空间中,这个概率只有 7.3% 。

“你在这里”
定理:把一张当地的地图平铺在地上,则总能在地图上找到一点,这个点下面的地上的点正好就是它在地图上所表示的位置。

也就是说,如果在商场的地板上画了一张整个商场的地图,那么你总能在地图上精确地作一个“你在这里”的标记。

1912 年,荷兰数学家布劳威尔(Luitzen Brouwer)证明了这么一个定理:假设 D 是某个圆盘中的点集,f 是一个从 D 到它自身的连续函数,则一定有一个点 x ,使得 f(x) =
x 。

换句话说,让一个圆盘里的所有点做连续的运动,则总有一个点可以正好回到运动之前的位置。

这个定理叫做布劳威尔不动点定理(Brouwer fixed point theorem)。

除了上面的“地图定理”,布劳威尔不动点定理还有很多其他奇妙的推论。

如果取两张大小相同的纸,把其中一张纸揉成一团之后放在另一张纸上,根据布劳威尔不动点定理,纸团上一定存在一点,它正好位于下面那张纸的同一个点的正上方。

这个定理也可以扩展到三维空间中去:当你搅拌完咖啡后,一定能在咖啡中找到一个点,它在搅拌前后的位置相同(虽然这个点在搅拌过程中可能到过别的地方)。

不能抚平的毛球
定理:你永远不能理顺椰子上的毛。

想象一个表面长满毛的球体,你能把所有的毛全部梳平,不留下任何像鸡冠一样的一撮毛或者像头发一样的旋吗?拓扑学告诉你,这是办不到的。

这叫做毛球定理(hairy ball
theorem),它也是由布劳威尔首先证明的。

用数学语言来说就是,在一个球体表面,不可能存在连续的单位向量场。

这个定理可以推广到更高维的空间:对于任意一个偶数维的球面,连续的单位向量场都是不存在的。

毛球定理在气象学上有一个有趣的应用:由于地球表面的风速和风向都是连续的,因此由毛球定理,地球上总会有一个风速为 0 的地方,也就是说气旋和风眼是不可避免的。

气候完全相同的另一端
定理:在任意时刻,地球上总存在对称的两点,他们的温度和大气压的值正好都相同。

波兰数学家乌拉姆(Stanisław Marcin Ulam)曾经猜想,任意给定一个从 n 维球面到 n 维空间的连续函数,总能在球面上找到两个与球心相对称的点,他们的函数值是相同的。

1933 年,波兰数学家博苏克(Karol Borsuk)证明了这个猜想,这就是拓扑学中的博苏克-乌拉姆定理(Borsuk–Ulam theorem)。

博苏克-乌拉姆定理有很多推论,其中一个推论就是,在地球上总存在对称的两点,他们的温度和大气压的值正好都相同(假设地球表面各地的温度差异和大气压差异是连续变化的)。

这是因为,我们可以把温度值和大气压值所有可能的组合看成平面直角坐标系上的点,于是地球表面各点的温度和大气压变化情况就可以看作是二维球面到二维平面的函数,由博苏克-乌拉姆定理便可推出,一定存在两个函数值相等的对称点。

当 n = 1 时,博苏克-乌拉姆定理则可以表述为,在任一时刻,地球的赤道上总存在温度相等的两个点。

对于这个弱化版的推论,我们有一个非常直观的证明方法:假设赤道上有A、B 两个人,他们站在关于球心对称的位置上。

如果此时他们所在地方的温度相同,问题就已经解决了。

下面我们只需要考虑他们所在地点的温度一高一低的情况。

不妨假设,A 所在的地方是 10 度,B 所在的地方是 20 度吧。

现在,让两人以相同的速度相同的方向沿着赤道旅行,保持两人始终在对称的位置上。

假设在此过程中,各地的温度均不变。

旅行过程中,两人不断报出自己当地的温度。

等到两人都环行赤道半周后,A 就到了原来 B 的位置,B 也到了 A 刚开始时的位置。

在整个旅行过程中,A 所报的温度从 10 开始连续变化(有可能上下波动甚至超出 10 到 20 的范围),最终变成了 20;而 B 经历的温度则从 20 出发,最终连续变化到了 10。

那么,他们所报的温度值在中间一定有“相交”的一刻,这样一来我们也就找到了赤道上两个温度相等的对称点。

平分火腿三明治
定理:任意给定一个火腿三明治,总有一刀能把它切开,使得火腿、奶酪和面包片恰好都被分成两等份。

而且更有趣的是,这个定理的名字真的就叫做“火腿三明治定理”(ham sandwich theorem)。

它是由数学家亚瑟•斯通(Arthur Stone)和约翰•图基(John Tukey)在1942 年证明的,在测度论中有着非常重要的意义。

火腿三明治定理可以扩展到 n 维的情况:如果在 n 维空间中有 n 个物体,那么总存在一个 n - 1 维的超平面,它能把每个物体都分成“体积”相等的两份。

这些物体可以是任何形状,还可以是不连通的(比如面包片),甚至可以是一些奇形怪状的点集,只要满足点集可测就行了。

本文版权属于果壳网(),转载请注明出处。

商业使用请联系果壳网。

相关文档
最新文档