小白的奇幻数学课堂(part3)--你能把一张纸对折7次以上吗
學習筆記
學習書目:《x的奇幻之旅》–史蒂夫?斯托加茨
一張紙對折8次
把一張紙對折7次或8次以上,成為一個幾乎不可能完成的任務。每對折一次,紙的厚度就會增加一倍,如果不斷地對折一張紙,紙的厚度就會呈指數增長。同時,紙的長度每對折一次會縮小1/2,所以紙的長度在不斷對折的過程中會呈指數減小。對于一張普通的便箋紙來說,對折7次以后,紙張的厚度就會超過其長度,在這種情況下,是沒有辦法再次將這張紙對折的。這和折紙的人有多大力氣沒有任何關系。
在數學上,所謂一張紙被對折過n次,也就是說折完的紙必須在一條直線上有2n層,而當紙的厚度已經大于它的長度時,這個條件是不可能滿足的。
因為上述理由,很多年來,沒有人能夠把一張紙對折8次以上,直到2002年,一位名叫布蘭妮·加利文的女高中生完成了這個"不可能的任務"。
首先,加利文給出了一個公式:
L=πT6+(2n+4)(2n?1)L=\frac{\pi T}{6} + (2^n+4)(2^n-1) L=6πT?+(2n+4)(2n?1)
在這個公式中,L是紙張的長度,T是紙張的厚度,n是這張紙能被對折的最大次數。從這個公式中可以清楚地看出,這個任務之所以那么困難,就是因為有兩個2n2^n2n存在:其中一個2n2^n2n表示每對折一次紙張的厚度就會翻倍,另一個2n2^n2n則表示每對折一次紙張的長度就會減半。
根據這個公式,加利文算出,她需要一卷特制的廁紙,這卷紙大約有1207米長。2002年1月,加利文買到了能滿足她的要求的廁紙,她在美國加利福尼亞州波莫納市的一家購物中心里鋪開了這卷廁紙,開始進行這項偉大的工程。7個小時以后,在父母的幫助下,加利文把這張紙對折了12次,一舉打破了世界紀錄。
指數增長與復利
理論上,指數增長是我們致富的希望。
假設我們把錢存入銀行,我的本金為B,存款的年利率為r,那么1年后,我將我得到的利息BrBrBr再存入銀行,我的存款就會變為B(1+r)B(1+r)B(1+r),以此類推,n年后,我的存款會變為B(1+r)nB(1+r)^nB(1+r)n
這就是我們所說的復利,即傳說中"滾雪球"的魔力,這種現象的本質其實也是指數增長。
對數
那么,為什么我們需要對數呢?
很多時候,我們需要一些反向的工具,用于消除某種其他工具產生的效果。每一個數學家都需要指數函數和對數函數。是的,對數函數是指數函數的逆運算,比如,log(10x)=xlog(10^x)=xlog(10x)=x
我們都知道,log(100)=2,log(1000)=3,log(10000)=4log(100)=2, \; log(1000)=3, \; log(10000)=4log(100)=2,log(1000)=3,log(10000)=4,可以觀察到,當logloglog后面括號里的數字以乘法增長,每次增長10倍時,它們的對數卻以加法增長,每次增加1.
當我們聽音樂的時候,我們的大腦其實是用對數的方法來識別音階的。音的頻率do、re、mi、fa、sol、la、ti、do聽起來像是一步一步、一階一階地增長的,但其實這些音的震動頻率是以乘法的方式成倍增長的。
在很多領域,對數使得計數變得更加簡潔明了。當需要衡量的數量大的極大、小的極小,橫跨的范圍很寬的時候,對數的引入能起到壓縮作用,壓縮后的數據更直觀易懂。比如,在日常對話中,我們會說某人的年薪是6位數,意思是某人的年薪在100000~999 999人民幣之間。這種說法其實也用到了對數的概念。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的小白的奇幻数学课堂(part3)--你能把一张纸对折7次以上吗的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇: PCS赛区是哪个国家 PCS赛区是哪里
- 下一篇: python观察日志(part12)--