北京小學(xué)奧數(shù):神奇的連分?jǐn)?shù) 1=2的詭證
連分?jǐn)?shù)(continued fraction)是特殊繁分?jǐn)?shù),研究連分?jǐn)?shù)的動機(jī)源于“實(shí)數(shù)”在“數(shù)學(xué)上純粹”的表示:
如果a0,a1,a2,…an,…都是整數(shù),則將分別稱為無限連分?jǐn)?shù)和有限連分?jǐn)?shù)。例如:(假定a0為整數(shù)部分)
[a0;a1,a2,a3,a4……]
本期我們一起談?wù)勥B分?jǐn)?shù)的神奇之處。
每天叫醒你的不是鬧鐘,而是夢想和態(tài)度
難易指數(shù):★★★★
適宜對象:小學(xué)培優(yōu)
本期編號:D00064
關(guān)鍵詞:一等于二、無限連分?jǐn)?shù)、有限連分?jǐn)?shù)
連分?jǐn)?shù)
(1)有限連分?jǐn)?shù)
所有有限連分?jǐn)?shù)都表示一個有理數(shù),而所有有理數(shù)都可以按兩種不同的方式表示為有限連分?jǐn)?shù)。這兩種表示除了最終項(xiàng)之外都是一致的。在較長的連分?jǐn)?shù)表示,其最終項(xiàng)是 1;較短的表示去掉了最后的 1,而向新的終項(xiàng)加 1。在短表示中的最終項(xiàng)因此大于 1,如果短表示至少有兩項(xiàng)的話。
其符號表示:(a0代表整數(shù)部分)
[a0;a1,a2,a3,a4……]
要計(jì)算實(shí)數(shù)r的連分?jǐn)?shù)表示,可先寫下r的整數(shù)部分,然后從r減去這個整數(shù)部分。如果差為 0 則停止;否則找到這個差的倒數(shù)并重復(fù)。
例如:6.124,用連分?jǐn)?shù)近似表示如下:
6.124-6=0.124
1÷0.124≈8.0645,8.0645-8=0.0645
1÷0.0645≈15.504,15.504-15=0.504
1÷0.504≈1.984,1.984-1=0.984
1÷0.984≈1.016,1.016-1=0.016
1÷0.016=62.5,62.5-62=0.5
1÷0.5=2,2-2=0.000(停止計(jì)算)
于是6.124用連分?jǐn)?shù)就可以表示為:
數(shù)學(xué)上可表示整數(shù)序列為:
[6;8,15,1,1,62,2]
(2)無限連分?jǐn)?shù)
所有無限連分?jǐn)?shù)都是無理數(shù),而所有無理數(shù)可用一種精確的方式表示為無限連分?jǐn)?shù)。
無理數(shù)的無限連分?jǐn)?shù)表示是非常有用的,因?yàn)樗某跏级翁峁┝藢@個數(shù)的優(yōu)異的有理數(shù)逼近。這些有理數(shù)可以叫做這個連分?jǐn)?shù)的收斂(convergent,也譯為“漸進(jìn)”)。所有偶數(shù)編號的收斂都小于最初的數(shù),而奇數(shù)編號的收斂都大于它。
π的其它表示方法:
黃金分割數(shù)φ= (√5+1)/2:
黃金比例相關(guān)的知識請參考:
D00042期:[分分鐘漲知識]黃金比例
自然數(shù)e(歐拉數(shù)):
自然數(shù)e相關(guān)的知識,請參考:
D00044期:歐拉數(shù)-自然常數(shù)e的來源及應(yīng)用
其它:
(3)1等于2的詭證
整數(shù)1可以用連分?jǐn)?shù)表示如下:
無限的進(jìn)行下去,于是可以得到1的連分?jǐn)?shù):
圖“1”
整數(shù)2可以用連分?jǐn)?shù)表示如下:
無限的進(jìn)行下去,于是可以得到2的連分?jǐn)?shù):
圖“2”
由圖“1”、圖“2”可以看出1=2,證畢。
那么請問,這個證明錯在哪里呢?
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