找规律万能公式_万能公式:找规律什么的都弱爆了 | 死理性派小组 | 果壳网 科技有意思...
小學的奧數題中,最令人頭疼的題型無非是找規律了,各種毫無規律的數列。你可以試試下面的例子:
*1,4,14,53,90,268,977,1586
*1 ,3, 7, 8, 0, 5, 9, 2, 4, 6
*4,2,5,2,6,10,3,7,6,4,6
其實一直以來,我也一直很疑惑有沒有什么找規律的秒殺解。就像小學的撓破頭都解不了的應用題,到了中學以連數學不及格的人都可以輕而易舉地列個方程解掉。直到看到了一個帖子兩個網友的對話:
@Talentedpope :哦,設一個8次多項式,待定系數法,結束了。。。
@三哥臭皮匠 :不如直接說用拉格朗日插值呢……
等等,拉格朗日插值,我學過。等等?這貨居然可以這么用!?
好吧,作為面向小學生以及其父母的方法,我覺得有義務要詳細解釋一下什么叫做拉格朗日插值法。
首先,這個方法為什么叫做拉格朗日插值法呢?一是因為拉格朗日“提出”了這種方法(其實拉格朗日并不是第一個提出的,只是因為他名氣比較大,很多人都是因為他才了解到這個方法),所以有“拉格朗日”。
那為什么叫做“插值法”呢?
好吧……所謂的插值,就是“插”“值”,就是指找出一個通過給出離散數據點的函數(好吧,好吧,我知道小學生不懂函數和離散)。那么,數列中給出數據可以表示為在坐標系上的點,x坐標就是第幾項,y坐標就是該項的值。
比如說,“1 ,3, 7, 8, 0, 5, 9, 2, 4, 6”這個數列可以表示為:
在Mathematica中用幾行簡單的代碼即可做到:
接下來,我們找出這些點都在哪一個函數上面,接著下來把下一項的項數帶進去,就得到了下一項的值——這實際上就是通項公式!
事不宜遲,馬上來試一試!
首先,我們先來看看拉格朗日插值公式是怎么樣的:
好吧,我知道小學生又看不懂了。
那下面我們先試一一個簡單的數列:1、8、27…那下一個是什么呢?
首先,這表示存在一個函數。當自變量分別為1、2、3時函數值為1、8、27。于是我們可以設一個函數:
接下來就是關鍵的一步了!小學生可以不懂這是怎么回事。但有什么問題?考試會用就行了(如果你不介意再解釋一下一些其他的問題...比如未知數、自變量和分數的運算)。
容易看到,整個式子是三項的和,每一個點都有一項。對于每一個單獨的點來說,分子是這一點的函數值乘上x與其他點的自變量的差。而分母就是該店的自變量和其他點的自變量的差的積。
于是,一個通項公式就出來了。是
于是我們迫不及待地把x=4帶進去,得到58.
至此,大功告成。
等等,什么答案寫著是64?別管了,肯定是盜版書印錯答案了。有什么可能拉格朗日大牛會錯呢?
什么,我們的規律不對?正確的是y=x^3?好的,讓我看看。嗯…難道是拉格朗日錯了?但是前面我們的估算也是沒問題的啊。
再仔細看一下坑爹的高數課本,才發現原來是我們一直搞錯了。如果我們給的是n個點,那么拉格朗日給出的函數將會是(n-1)次的。
這不坑爹嗎…用公式之前還得想清楚這個函數是幾次的,而且如果是更高次數的還沒辦法加上點去求(更別說斐波那契數列這樣的用遞歸定義的數列了)。
這就意味著,就算是1、2、3、4、5、6…這樣的數列,拉格朗日插值法在耗盡你大量的考試時間去求出通項公式以后,還會給出一個超級坑爹的答案!
那么這個方法還有什么用!
別急,前面的計算都是為后面做鋪墊的?,F在才是主要內容。
無論是分布得多么奇怪的點,拉格朗日插值法總能給出一條經過這些點的函數圖象。也就是說,就算是1、2、3、4、5、6、(1568)這樣明顯不靠譜的答案也是“有規律的”。因為你總可以設一個六次多項式,找出這個數列的通項公式。
所以說:
1、3、5、7、9、(1598),是對的
3、1、4、1、5、9、2、(999),是對的
1,1,2,3,5,7,(8989),是對的
2,4,6,8,(5),是對的
如果老師斗膽把你的答案批錯的話,你大可以把這篇文章打印出來,然后跟老師說:“這個空填任何數都是可以的,因為你總可以設一個n次多項式,然后……”
(我承認這是偽科普,真娛樂....)
總結
以上是生活随笔為你收集整理的找规律万能公式_万能公式:找规律什么的都弱爆了 | 死理性派小组 | 果壳网 科技有意思...的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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