Помоги проекту - поделись книгой:
- удвоим число (146)
- прибавляем 12 (158)
- разделим на 2 (79)
- вычтем из результата исходное число (79-73 = 6)
В конце мы отгадываем, что результат - 6. Суть в том, что число 6 появляется независимо от того, какое число загадал человек.
Математически, это доказывается очень просто:
(2*n + 12)/2 - n = n + 6 - n = 6, независимо от значения n.
Отгадывание чисел
Есть другой фокус с отгадыванием чисел. Попросим человека загадать трехзначное число, числа в котором идут в порядке уменьшения (например 752). Попросим человека выполнить следующие действия:
- записать число в обратном порядке (257)
- вычесть его из исходного числа (752 - 257 = 495)
- к ответу добавить его же, только в обратном порядке (495 + 594)
Получится число 1089, которое “фокусник” и объявляет публике.
Математически это тоже несложно доказать.
- Любое число вида abc в десятичной системе счисления представляется так:
abc = 100*a + 10*b +c.
- Разность чисел abc - cba:
100*a + 10*b +c + 100 - 100*c-10*b - a = 100*a - 100*c - (a - c) = 100*(a-c) - (a-c)
- Т.к. по условию a - c > 0, то результат можно записать в виде:
100*(a-c) - (a-c) = 100*(a-c) - 100 + 90 + 10 - (a-c) = 100*(a-c-1) + 10*9 + (10-a+c)
Мы узнали разряды числа, получающегося в результате:
a1=a-c-1, b1 = 9, c1 =10-a+c
- Добавляем число в обратном порядке:
a1b1c1 + c1b1a1 = 100*(a-c-1) + 10*9 + (10-a+c) + 100* (10-a+c) + 10*9 + a-c-1
Если раскрыть все скобки и сократить лишнее, в остатке будет 1089.
Еще один несложный фокус с угадыванием чисел весьма популярен в Интернете. Его описание проще привести в виде скриншота страницы:
Неподготовленный зритель недоумевает, как квадрат “угадывает” число, хотя принцип очень прост, и объясняется школьной арифметикой. Если вычесть из любого числа xy составляющие его числа, результат будет равен 10*x + y - x - y = 9*x. Т.е. какое бы число не загадал зритель, результат всегда будет соответствовать номерам 9, 18, 27 и пр. Эта картинка и показывается при клике на черном квадрате.
3. Число Пи
Вобьем в стену гвоздь, привяжем к нему веревку с карандашом, начертим окружность. Как вычислить длину окружности? Сегодня ответ знает каждый школьник - с помощью числа Пи. Число Пи - несомненно, одна из основных констант мироздания, значение которой было известно еще в древности. Оно используется везде, от кройки и шитья до расчетов гармонических колебаний в физике и радиотехнике.
Сегодня достаточно нажать одну кнопку на калькуляторе, чтобы увидеть его значение:
Pi = 3.1415926535… Однако, за этими цифрами скрывается многовековая история. Что такое число Пи? Это отношение длины окружности к ее диаметру. То что это константа, не зависящая от самой длины окружности, знали еще в древности. Но чему она равна? Есть ли у этого числа какая-то внутренняя структура, неизвестная закономерность? Узнать это хотели многие. Самый простой и очевидный способ - взять и измерить. Примерно так вероятно и поступали в древности, точность разумеется была невысокой. Еще в древнем Вавилоне значение числа Пи было известно как 25/8. Затем Архимед предложил первый математический метод вычисления числа Пи, с помощью расчета вписанных в круг многоугольников. Это позволяло вычислять значение не «напрямую», с циркулем и линейкой, а математически, что обеспечивало гораздо большую точность. И наконец в 3-м веке нашей эры китайский математик Лю Хуэй придумал первый итерационный алгоритм — алгоритм, в котором число вычисляется не одной формулой, а последовательностью шагов (итераций), где каждая последующая итерация увеличивает точность. С помощью своего метода Лю Хуэй получил Пи с точностью 5 знаков: π = 3.1416. Дальнейшее увеличение точности заняло сотни лет. Математик из Ирана Джамшид ибн Мас‘уд ибн Махмуд Гияс ад-Дин ал-Каши в 15-м веке вычислил число Пи с точностью до 16 знаков, а в 17-м веке голландский математик Лудольф вычислил 32 знака числа Пи. В 19-м веке англичанин Вильям Шенкс, потратив 20 лет, вычислил Пи до 707 знака, однако он так и не узнал, что в 520-м знаке допустил ошибку и все последние годы вычислений оказались напрасны (в итерационных алгоритмах хоть одна ошибка делает все дальнейшие шаги бесполезными).
Что мы знаем о числе Пи сегодня? Действительно, это число весьма интересно:
- Число Пи является иррациональным: оно не может быть выражено с помощью дроби вида m/n. Это было доказано только в 1761 году.
- Число Пи является трансцендентным: оно не является корнем какого-либо уравнения с целочисленными коэффициентами. Это было доказано в 1882 году.
- Число Пи является бесконечным.
- Интересное следствие предыдущего пункта: в числе Пи можно найти практически любое число, например свой собственный номер телефона, вопрос лишь в длине последовательности которую придется просмотреть. Можно подтвердить, что так и есть: скачав архив с 10 миллионами знаков числа Пи, я нашел в нем свой номер телефона, номер телефона квартиры где я родился, и номер телефона своей супруги. Но разумеется, никакой “магии” тут нет, лишь теория вероятности. Можно взять любую другую случайную последовательность чисел такой же длины, в ней также найдутся любые заданные числа.
И наконец, перейдем к формулам вычисления Пи, т.к. именно в них можно увидеть красоту числовых взаимосвязей - то, чем интересна математика.
Формула Лю-Хуэя (3й век):
Формула Мадхавы-Лейбница (15 век):
Формула Валлиса (17 век):
Формула Мэчина (18 век):
Попробуем вычислить число Пи по второй формуле. Для этого напишем простую программу на языке Python:
sum = 0.0
sign = 1
for p in range(0, 33):
sum += 4.0*sign/(1 + 2*p)
print(p, sum)
sign = -sign
Запустим программу в любом онлайн-компиляторе языка Питон (например https://repl.it/languages/python3). Получаем результат:
Шаг Значение
0 4.0
1 2.666666666666667
2 3.466666666666667
3 2.8952380952380956
4 3.3396825396825403
5 2.9760461760461765
6 3.2837384837384844
7 3.017071817071818
8 3.2523659347188767
9 3.0418396189294032
10 3.232315809405594
11 3.058402765927333
12 3.2184027659273333
13 3.0702546177791854
Поделиться книгой: