有哪些经典的反直觉数学结论?

如题所述

我们把平面上横坐标和纵坐标都为有理数的点称为 有理点.

平面上的有理点

显然,平面上的有理点有无穷多个,甚至不难证明它们在整个平面内是稠密的,即密密麻麻地铺满了整个平面. 设想一下,如果我们在平面上随手画一条曲线,直觉上我们可能认为这根曲线应该会经过无限多个有理点,也就是说曲线上有无限多个有理点.

但事实上并非一定如此!比如我们非常熟悉的曲线,它除了

外没有其他任何有理点,也就是说它非常神奇地避开了处处稠密的有理点,这就挺反直觉的.

y=e^x 上只有一个有理点 (0, 1)

要想弄清楚这种神奇的现象,我们首先得知道下述概念和结论:

线性相关:

设,若存在不全为零的数,使得则我们称在上线性相关.否则,称

线性无关.

代数相关:

若存在非零多项式

代数相关

代数无关

Lindemann-Weierstrass 定理:

若为的代数数,则现在我们来说说为什么曲线上只有这么一个有理点.若为有理数,则上线性无关的代数数.我们由

Lindemann-Weierstrass 定理知

上代数无关,即不存在非零多项式.从而为超越数,这说明为无理数.由此可知曲线上除了有理点外没有其他任何有理点.

类似地,由,我们还能找到下面这些与有这种类似性质的曲线:曲线

对数曲线 y=lnx

正弦曲线 y=sinx

余弦曲线 y=cosx

以上这些曲线都是超越的,其实很多代数曲线也有这种性质:椭圆曲线上没有任何有理点!

椭圆曲线 y^2=x^3+6和

椭圆曲线 y^2=x^3+1

除此之外,著名的Mordell-Faltings 定理

告诉我们所有亏格的光滑的代数曲线只有有限多个有理点,再由亏格公式

次以上的光滑的代数曲线只有有限多个有理点.例如当时,

Fermat 曲线只有有限多个有理点.当然,现在我们由

Fermat 大定理知道当为偶数时,只有四个有理点,而当为奇数时,两个有理点.

Fermat 曲线 x^4+y^4=1

Fermat 曲线 x^5+y^5=1

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第1个回答  2021-02-28
生日悖论,巴拿赫-塔尔斯基悖论。假设房间里有23人,那么两个人生日是同天的概率将大于50%。我们很容易得出,任何一个特定的日子里某人过生日的概率是1/365。所以这个理论看似是无法成立,但理论与现实差异正源自于:我们的唯一要求是两个人彼此拥有同一天生日即可,不限定在特定的一天。否则,如果换做某人在某特定日期生日,例如2月19日,那么23个人中概率便仅为6.12%。另一方面如果你在有23个人的房间挑选一人问他:“有人和你同一天生日吗?”答案很可能是否定的。但如果重复询问其余22人,每问一次,你便会有更大机会得到肯定答复,最终这个概率是50.7%。
第2个回答  2021-02-28
假设房间里有23人,那么两个人生日是同天的概率将大于50%。我们很容易得出,任何一个特定的日子里某人过生日的概率是1/365。所以这个理论看似是无法成立,但理论与现实差异正源自于:我们的唯一要求是两个人彼此拥有同一天生日即可,不限定在特定的一天。否则,如果换做某人在某特定日期生日,例如2月19日,那么23个人中概率便仅为6.12%。
第3个回答  2021-02-28
随便说两个吧,1.自然数中整数和偶数是一样多的。因为所有整数乘2都会得到偶数,所以有多少整数,就有多少偶数。2.给地球仪和地球分别套一个环,这两个环的周长分别比二者周长多1m,地球仪于环之间空隙的宽度和地球与环之间空隙的宽度相同,都是1/2π。
第4个回答  2022-01-02
0.999…=1

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