[转贴]【数学趣味知识】:《数学悖论奇景》
广雅初二(8)班吧
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leoandrio 楼主
鉴于本班是奥数班,所以本班的吧也因该有根与数学有关的东西,所以本人就强先发一个供有兴趣的同学看。
2006年06月27日 13点06分 1
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leoandrio 楼主
“悖论”这个词的意义比较丰富,它包括一切与人的直觉和日常经验相矛盾的数学结论。那些结论会使我们惊讶无比。悖论主要有三种形式:1.一种论断看起来好象肯定错了,实际上却是对的(佯谬);2.一种论断看起来好象肯定对了,实际上却错了(似是而非);3.一系列理论看起来好象无懈可击,却导致了逻辑上自相矛盾。   悖论有点象变戏法,人们看完以后,几乎没有一个不惊讶得马上就想知道:“这套戏法是怎么搞成的?”当把技巧告诉他后,他便不知不觉地被引进深奥而有趣的数学世界中。   著名的《科学美国人》杂志社编的《数学悖论奇景》中,有不少生动而奇妙的题目,下面几则便选自其中。有的题目作了简略的分析,有的只提出问题,留侍读者去思索。
2006年06月27日 13点06分 2
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leoandrio 楼主
1.唐·吉诃德悖论   小说《唐·吉诃德》里描写过一个国家,它有一条奇怪的法律,每个旅游者都要回答一个问题:“你来这里做什么?”回答对了,一切都好办;回答错了,就要被绞死。   一天,有个旅游者回答:“我来这里是要被绞死。”   旅游者被送到国王那里。国王苦苦想了好久:他回答得是对还是错?究竟要不要把他绞死。如果说他回答得对,那就不要绞死他——可这样一来,他的回答又成了错的了!如果说他回答错了,那就要绞死他——但这恰恰又证明他回答对了。实在是左右为难!    2.梵学者的预言   一天,梵学者与他的女儿苏耶发生了争论。   苏椰:你是一个大骗子,爸爸。你根本不能预言未来。   学者:我肯定能。   苏椰:不,你不能。我现在就可以证明它!   苏椰在一张纸上写了一些字,折起来,压在水晶球下。她说:   “我写了一件事,它在3点钟前可能发生,也可能不发生。请你预言它究竟是不是会发生,在这张白卡片上写下‘是’字或‘不’字。要是你写错了,你答应现在就买辆汽车给我,不要拖到以后好吗?”   “好,一言为定。”学者在卡片上写了一个字。   3点钟时,苏椰把水晶球下面的纸拿出来,高声读道:“在下午3点以前,你将写一个‘不’字在卡片上。”   学者在卡片上写的是“是”字,他预言错了:“在下午3点以前,写一个‘不’字在卡片上”这一件事并未发生。但如果他在卡片上写的是“不”呢?也还错!因为写“不”就表示他预言卡片上的事不会发生,但它恰恰发生了——他在卡片上写的就是一个‘不’字。   苏椰笑了:“我想要一辆红色的赛车,爸爸,要带斗形座的。”    3.意想不到的老虎   公主要和迈克结婚,国王提出一个条件:   “我亲爱的,如果迈克打死这五个门后藏着的一只老虎,你就可以和他结婚。迈克必须顺次序开门,从1号门开始。他事先不知道哪个房间里有老虎,只有开了那扇门才知道。这只老虎的出现将是料想不到的。”   迈克看着这些门,对自己说道:   “如果我打开了四个空房间的门,我就会知道老虎在第五个房间。可是,国王说我不能事先知道它在哪里,所以老虎不可能在第五个房间。”   “五被排除了,所以老虎必然在前四个房间内。同样的推理,老虎也不会在最后一个房间——第四间内。”   按同样的理由推下去,迈克证明老虎不能在第三、第二和第一个房间。迈克十分快乐,他满怀信心地去看门。使他惊骇的是,老虎从第二个房间跳了出来。   迈克的推理并没有错,但他失败了。老虎的出现完全出乎意料,表明国王遵守了他的诺言。也许,迈克进行推理的本身就与国王关于老虎“料想不到”的条件发生了矛盾。迄今为止,逻辑学家对于迈克究竟错在哪里还末得到一致意见。    4.钱包游戏   史密斯教授和两个学生一道吃午饭。教授说:“我来告诉你们一个新游戏。把你们的钱包放在桌子上,我来数里面的钱。钱少的人可以赢掉另一个钱包中的所有钱。”   学生甲想:“如果我的钱多,就会输掉我这些钱;如果他的多,我就会赢多于我的钱。所以赢的要比输的多,这个游戏对我有利。” 同样的道理,学生乙也认为这个游戏对他有利。   请问,一个游戏怎么会对双方都有利呢?
2006年06月27日 13点06分 3
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leoandrio 楼主
5.一块钱哪儿去了?   一个唱片商店里,卖30张老式硬唱片,一块钱两张;另外30张软唱片是一块钱三张。那天,这60张唱片卖光了。30张硬唱片收入15元,30张软唱片收入10元,总共是25元。   第二天,老板又拿出60张唱片。他想:“如果30张唱片是一块钱卖两张,30张是一块钱卖三张,何不放在一起,两块钱卖5张呢?”这一天,60张唱片全按两块钱5张卖出去了。老板点钱时才发现,只卖得24元,而不是25元。   这一块钱到哪儿去了呢?   6.惊人的编码   外星的一位科学家基塔先生,来到地球收集人类的资料,遇到了赫尔曼博士。   赫尔曼:“你何不带一套大英百科全书回去?这套书最全面地汇总了我们的所有知识。”   基塔:“可惜,我带不走那么重的东西。不过,我可以把整套百科全书编码,然后只要在这根金属棒上作个标记,就代表了百科全书中的全部信息。”真是再简单不过了!   基塔先生是怎样做到的呢?   基塔:“我先把每个字母、数字、符号,都用一个数来代表,零用来隔开它们。例如cat一词就编为3-0-1-0-22。我用高级袖珍计算机快速扫描,就能把百科全书的全部内容转变为一个庞大的数字。前面加一个小数点,就使它变成了一个十进制的分数,例如0.2015015011……   基塔先生在金属棒上找到了一个点,这个点将棒分为a和b两段,而a/b刚好等于上面那个十进制分数值。   基塔:“回去后,测出a和b的值,就求出了它们的比值;根据编码的规定,你们的百科全书就被破译出来了。”   这样,基塔离开地球时只带了一根金属棒,而他却已“满载而归”了!   7.不可逃遁的点   帕特先生沿着一条小路上山。他早晨七点动身,当晚七点到达山顶。第二天早晨沿同一小路下,晚上七点又回到山脚,遇见了拓扑学老师克莱因。   克莱因:“帕特,你可曾知道你今天
下山
时走过这样一个地点,你通过这点的时刻恰好与你昨天上山时通过这点的时刻完全相同?”   帕特:“这绝不可能!我走路时快时慢,有时还停下来休息。”   克莱因:“当你开始下山时,设想你有一个替身同时开始登山,这个替身登山的过程同你昨天登山时完全相同。你和这个替身必定要相遇。我不能断定你们在哪一点相遇,但一定会有这样一点。……”   帕特明白了。你明白了吗?   8.橡皮绳上的蠕虫   橡皮绳长1公里,一条蠕虫在它的一端。蠕虫以每秒1厘米的稳定速度沿橡皮绳爬行;而橡皮绳每过1秒钟就拉长1公里。如此下去,蠕虫最后究竟会不会到达终点呢?   乍一想,随着橡皮绳的拉伸,蠕虫离终点越来越远了。但细心的读者会想到:随着橡皮绳的每次拉伸,蠕虫也向前挪了。   如果用数学公式表示,蠕虫在第n秒未在橡皮绳上的位置,表示为整条绳的分数就是(推导过程从略):   当n足够大(约为e100000)时,上式的值就超过了1,也就是说蠕虫爬到了终点。   9.棘手的电灯   一盏电灯,用按钮来开关。假定把灯拧开一分钟,然后关掉半分钟,再拧开1/4分钟,再关掉1/8分钟,如此往复,这一过程的末了恰好是两分钟。   那么,在这一过程结束时,电灯是开着,还是关着?这个问题实在是难!
2006年06月27日 13点06分 4
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leoandrio 楼主
数的“金蝉出壳”法   数论中有许多题材使人沉湎其中,往往乐而忘返。所以,这门学科自古以来,就吸引着人们去探索。   通俗性与公证性是数论的两大特点,。这就是说,有些题目,虽然其推证方法与导出过程极其复杂深奥,可是它的结果却是人人都能理解、都能欣赏、都能鉴别的。这就像磁铁一样,有一种无形的吸引力,把越来越多的业余爱好者吸引了过去。
2006年06月27日 13点06分 5
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leoandrio 楼主
数趣   “数字是万物之本”,数字学家毕达哥拉斯的这句话常常被人引证。甚至对于“什么是朋友”这样的问题,他也可用数字加以回答:“朋友就是你的另一个我,其关系就如220和284。”
2006年06月27日 13点06分 7
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leoandrio 楼主
友好数对   该数对的神秘在于:所有该数的整除数之和(包括1,但不包括该数本身)等于另一个数。220的整除数之和为1+2+4+5+10+11+20+22+44+55+110=284,284的整除数之和为1+2+4+71+142=220。有1800年之久,人们只知道这一数对是“友好”数对。直至1636年,业余数学家皮勒才成功地发现了第二数对:17296和18416。今天,数学家已发现了1200对这样的数对,其中最大的一对是111448537712和1
18853793424
。   正如美国数学家诺伯特·维纳尔所指出的“数字是真理的源泉”,“但数字更多的是将人们引入超现实的境地。”
2006年06月27日 13点06分 8
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leoandrio 楼主
神奇的“缺8数”   “缺8数”——12345679,颇为神秘,故许多人在进行探索。
2006年06月27日 13点06分 9
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leoandrio 楼主
清一色   菲律宾前总统马科斯偏好的数字不是8,却是7。于是有人对他说:“总统先生,你不是挺喜欢7吗?拿出你的计算器,我可以送你清一色的7。”接着,这人就用“缺8数”乘以63,顿时,777777777映入了马科斯先生的眼帘。   “缺8数”实际上并非对7情有独钟,它是“一碗水端平”,对所有的数都“一视同仁”的:你只要分别用9的倍数(9,18……直到81)去乘它,则111111111,222222222……直到999999999都会相继出现。   三位一体   “缺8数”引起研究者的浓厚兴趣,于是人们继续拿3的倍数与它相乘,发现乘积竟“三位一体”地重复出现。例如:   12345679×12=148148148   12345679×
15=18518518
5   12345679×57=703703703   轮流“休息”   当乘数不是3的倍数时,此时虽然没有“清一色”或“三位一体”现象,但仍可看到一种奇异性质:乘积的各位数字均无雷同。缺什么数存在着明确的规律,它们是按照“均匀分布”出现的。另外,在乘积中缺3、缺6、缺9的情况肯定不存在。   让我们看一下乘数在区间[10—17]的情况,其中12和15因是3的倍数,予以排除。   12345679×10=123456790(缺8)   12345679×11=135802469(缺7)   12345679×13=160493827(缺5)   12345679×14=172839506(缺4)   12345679×16=197530864(缺2)   12345679×17=209876543(缺1)   乘数在[19—26]及其他区间(区间长度等于7)的情况与此完全类似。   乘积中缺什么数,就像工厂或商店中职工“轮休”,人人有份,但也不能多吃多占,真是太有趣了!   一以贯之   当乘数超过81时,乘积将至少是十位数,但上述的各种现象依然存在,真是“吾道一以贯之”。随便看几个例子:   (1)乘数为9的倍数   12345679×243=2999999997,只要把乘积中最左边的一个数2加到最右边的7上,仍呈现“清一色”。   (2)乘数为3的倍数,但不是9的倍数   12345679×84=1037037036,只要把乘积中最左边的一个数1加到最右边的6上,又可看到“三位一体”现象。   (3)乘数为3K+1或3K+2型   12345679×98=1209876542,表面上看来,乘积中出现雷同的2,但据上所说,只要把乘积中最左边的数1加到最右边的2上去之后,所得数为209876543,是“缺1”数,而根据上面的“学说”可知,此时正好轮到1休息,结果与理论完全吻合。   走马灯   冬去春来,24个节气仍然是立春、雨水、惊蛰……其次序完全不变,表现为周期性的重复。“缺8数”也有此种性质,但其乘数是相当奇异的。   实际上,当乘数为19时,其乘积将是234567901,像走马灯一样,原先居第二位的数2却成了开路先锋。深入的研究显示,当乘数为一公差等于9的算术级数时,出现“走马灯”现象。例如:   12345679×28=345679012   12345679×37=456790123   回文结对 携手同行   “缺8数”的“精细结构”引起研究者的浓厚兴趣,人们偶然注意到:   12345679×4=49382716   12345679×5=61728395   前一式的积数颠倒过来读(自右到左),不正好就是后一式的积数?(但有微小的差异,即5代以4,而根据“轮休学说”,这正是题中的应有之义。)这样的“回文结对,携手并进”现象,对13,14;22,23;31,32;40,41等各对乘数(每相邻两对乘数的对应公差均等于9)也应如此。例如:   12345679×67=827160493   12345679×68=839506172
2006年06月27日 13点06分 10
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leoandrio 楼主
(接上) 遗传因子   “缺8数”还能“生儿育女”,这些后裔秉承其“遗传因子”,完全承袭上面的这些特性,所以这个庞大家族的成员几乎都同其始祖12345679具有同样的本领。   例如50672839是“缺8数”与41的乘积,所以它是一个衍生物。   我们看到,506172839×3=1518518517。   如前所述,“三位一体”模式又来到我们面前。   追本穷源   “缺8数”实际上与循环小数是一根藤上的瓜,因为   1/81=0.012345679。   在0.012345679中,为什么别的数码都不缺,应有尽有,而唯独缺少8呢?   我们看到,1/81=1/9×1/9。   把1/9化成循环小数,其循环节只有一位,即1/9=0.1。   如果你不怕麻烦,当然也可把它看成是0.1111……直到无穷。   无穷多个1的自乘,能办得到吗?不妨先从有限个1的平方来试试看。   很明显:11的平方=121,111的平方=12321,……,直到111111111的平方=12345678987654321。   但现在是无穷个1相乘,长长的队伍看不到尽头,怎么办呢?   利用数学归纳法,不难证明,在所有的层次,8都被一一跳过。   循环小数与循环群、周期现象的研究正方兴未艾,它已引起许多人的浓厚兴趣与密切关注。由于计算机科学的蓬勃发展,人们越来越不满足于泛泛的几条性质,而更着眼于探索其精微结构。
2006年06月27日 13点06分 11
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leoandrio 楼主
回数猜想   一提到李白,人们都知道这是我国唐代大诗人的名字。如果把“李白”两字颠倒一下,变成“白李”,这也是一个人的名字,此人姓白名李。像这样正着念、反着念都有意义的文字叫做“回文”。王融作有《春游回文诗》;“风朝指锦幔,月晓照莲池。”反过来读:“池莲照晓月,幔锦指朝风。”回文与数学里的“对称”相似。   如果一个数,从左右来读都一样,就称它为回文式数。比如、101、32123、9999等都是回文式数。数学中有名的“回数猜想”之谜,至今没有解决。你任取一个数,再把这个数倒过来,并将这两个数相加;然后这个和数再倒过来,与原来的和数相加。重复这个过程,一定能获得一个回文式数。   举个例了,比如68,按上述做法进行运算,只需要3步就可以得到一个回文式数1111。   68+86=154   154+451=605   605+506=1111   至今没有人能确定这个猜想是对还是错。196这个三位数也许能成为“回数猜想”不成立的反证。因为用电子计算机对这个数进行了几十万步计算,仍没有获得回文式数。但是也没有人能证明这个数永远产生不了回文式数。   数学家对同时是质数的回文式数进行了研究,但是还没有人能证明这种想法是对的。数学家还猜想有无穷个回文质数对,比如30103和30203,它们的特点是中间的数字是连续的,而其他数字都是相等的。   在回文式数中平方数是非常多的,比如:   121=11的平方   12321=111的平方   1234321=1111的平方   ……   12345678987654321=111111111的平方   立方数也有类似情况,如:   1331=11的立方   1367631=111的立方   有趣的回文数,至今还有许多不解之谜。我们寄希望于未来的数学家去解开这个谜。
2006年06月27日 13点06分 12
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leoandrio 楼主
回数猜想   一提到李白,人们都知道这是我国唐代大诗人的名字。如果把“李白”两字颠倒一下,变成“白李”,这也是一个人的名字,此人姓白名李。像这样正着念、反着念都有意义的文字叫做“回文”。王融作有《春游回文诗》;“风朝指锦幔,月晓照莲池。”反过来读:“池莲照晓月,幔锦指朝风。”回文与数学里的“对称”相似。   如果一个数,从左右来读都一样,就称它为回文式数。比如、101、32123、9999等都是回文式数。数学中有名的“回数猜想”之谜,至今没有解决。你任取一个数,再把这个数倒过来,并将这两个数相加;然后这个和数再倒过来,与原来的和数相加。重复这个过程,一定能获得一个回文式数。   举个例了,比如68,按上述做法进行运算,只需要3步就可以得到一个回文式数1111。   68+86=154   154+451=605   605+506=1111   至今没有人能确定这个猜想是对还是错。196这个三位数也许能成为“回数猜想”不成立的反证。因为用电子计算机对这个数进行了几十万步计算,仍没有获得回文式数。但是也没有人能证明这个数永远产生不了回文式数。   数学家对同时是质数的回文式数进行了研究,但是还没有人能证明这种想法是对的。数学家还猜想有无穷个回文质数对,比如30103和30203,它们的特点是中间的数字是连续的,而其他数字都是相等的。   在回文式数中平方数是非常多的,比如:   121=11的平方   12321=111的平方   1234321=1111的平方   ……   12345678987654321=111111111的平方   立方数也有类似情况,如:   1331=11的立方   1367631=111的立方   有趣的回文数,至今还有许多不解之谜。我们寄希望于未来的数学家去解开这个谜。
2006年06月27日 13点06分 13
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leoandrio 楼主
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2006年06月27日 13点06分 14
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德国哲学家康德的二律背反证明了世间必然有一些事物,它们两者均不可置否地能被证明是
正确的
,但同时,两者又不可避免地存在强烈的矛盾,因此,   人,永远不可能真正正确地认知世界
2006年08月03日 03点08分 15
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楼上的话我敢保证肯定是真的
2006年08月03日 05点08分 16
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leoandrio 楼主
感动,沉了这么久,终于有人顶了。
2006年08月04日 02点08分 17
level 6
那么我就在让你感动一下吧!
2006年08月04日 05点08分 18
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leoandrio 楼主
thanks
2006年08月05日 14点08分 19
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in fact, I think our class is changing ,it doesn't look like a Olmpic Maths Class. i think "our class a OMC" is a junk
2006年08月06日 03点08分 20
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leoandrio 楼主
will see
2006年08月07日 07点08分 21
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