3 月 14 日被庆祝为 Pi 日,因为该日期写为 3/14 时与小数展开式 3.14159 的开头相匹配? 最著名的数学常数。
就其本身而言,圆周率只是一个数字,是 3 到 4 之间无数个数字中的一个。它之所以出名,是因为它内置于您看到的每个圆圈中? 周长等于 pi 乘以直径 ? 更不用说一系列其他本质上不相关的背景了钟形曲线分配给广义相对论。
庆祝圆周率日的真正原因是,数学作为一门纯粹抽象的学科,却能很好地描述我们的宇宙。 我的书,数字大爆炸,探讨了我们的现实数学是如何根深蒂固的。
也许最引人注目的证据来自数学常数:那些罕见的数字,包括 pi,因为出现如此频繁而脱颖而出? 而且经常出乎意料地? 在自然现象和相关方程中,像我这样的数学家用特殊的名字和符号来颂扬他们。
那么,还有什么数学常数值得庆祝吗? 以下是我开始填写日历其余部分的建议。
黄金比例
对于一月份,我提名黄金比例, 。 如果较大的数量除以较小的数量与将两个数量之和除以较大的数量得到相同的结果,则称两个数量具有此比率。 Phi 等于 1.618?,由于没有 1 月 61 日,我们可以在 1 月 6 日庆祝它。
首先由欧几里得计算,这个比率是由意大利数学家 Luca Pacioli 推广的,他写了1509年预订过分地颂扬其美学特性。 据称,列奥纳多·达·芬奇为这本书绘制了 60 张图画,将其融入蒙娜丽莎五官的尺寸中,一些人声称这是她美丽的选择。
phi 在自然界中出现的第一个暗示来自另一位意大利人斐波那契 (Fibonacci),而研究兔子如何繁殖。 一个常见的生殖假设是每对兔子每个月都会生育另一对。
从一对兔子开始,然后连续的群体将遵循序列 1、2、4、8、16、32、64、128、256 等? 也就是说,乘以每月“增长率”2。
然而,斐波那契观察到的是,兔子在第一个周期达到性成熟,之后才开始繁殖。 一对现在给出新的、较慢的级数 1、1、2、3、5、8、13、21、34? 反而。
这是著名序列以斐波那契命名; 请注意,每个种群都是其前两个种群的总和。
phi 是如何出现在这些好色的兔子之中的呢? 好吧,继续查看序列,您会发现每个数字大约是前一个数字的 1.6 倍。 事实上,这个增长率越来越接近1.618?。
例如,21 大约等于 1.615 乘以 13,34 大约等于 1.619 乘以 21。这意味着兔子以不再是 2 的生长比率进行繁殖,而是越来越接近黄金比率。
实际的兔子不太可能严格遵守这一规则。 其一,不幸的是,它们很容易被掠食者吃掉。 但是斐波那契数列? 比如 5、8、13 等等?广泛出现在自然界中,就像您在典型松果中看到的螺旋数量一样。
是的,phi 本身也出现过几次,也许最引人注目的是叶子围绕茎排列最大限度地暴露在阳光下。
常数“e”
二月提供了另一个重磅炸弹常量,欧拉数 e,其值为 2.718? 因此,请在明年 2 月 7 日举行盛会吧。
要理解 e,请考虑再次“翻倍”增长,但现在是指您银行帐户中的美元“数量”。 奇迹般地,在这个例子中,您的钱可以为您赚取 100% 的利息,并且每年复利。 每投资 1 美元,到年底就会变成 2 美元。
然而,假设利息每半年复利一次。 然后 50% 的利息将在年中存入,即 1.50 美元。 到年底,您将获得 1.50 美元剩余 50% 的利息,即 0.75 美元,即 2.25 美元(1.50 美元 + 0.75 美元)。
因此您的投资会乘以 2.25,而不是 2。
如果银行之间爆发战争,每家银行都提出在更短、更频繁的时间间隔内复利相同的 100% 利息怎么办? 就您的支出而言,天空会是极限吗?
答案是不。 您可以将增长率从 2 提高到大约 2.718 吗? 更准确地说,到 e ? 但没有更高。 尽管您获得的积分更加频繁,但它们的回报却逐渐递减。
17 世纪末,微积分的发现导致了人们应对宇宙的能力的巨大飞跃。 Math 现在可以分析任何变化吗? 它将其领域扩展到自然界的大多数现象。
常数 e 因其在微积分中的标志性作用:事实证明,这是跟踪变化的最自然的增长因素。 因此,它出现在描述许多自然过程的定律中? 从人口增长到放射性衰变。
当然,我们的数学常数日历上的下一个是三月份的 pi。
我四月份的提名人是费根鲍姆常数 delta,等于 4.669? 并衡量增长过程陷入混乱的速度。
我会等我的第一批获得法定假期状态后再继续吗? 很高兴考虑任何候选人你想提名。
马尼尔·苏里,数学与统计学教授,马里兰大学巴尔的摩郡分校