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俗语新解,用数学的眼光看世界

科普小知识2022-05-29 03:50:00
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许多俗语实际上是人们对经验的概括。它们可能不准确,但总有些道理。如果我们试图从数学的角度来分析这些谚语,我们会得到什么结果?

最后,住在山边的人喜欢上山打猎,不喜欢上山采药。简而言之,他们经常与大自然有密切的接触。然而,在古代,环境并没有遭到如此严重的破坏。山上有老虎是很常见的。虽然一只老虎的领地可以达到几平方公里,但它并不是每天都在这片领地上游荡,所以在山里狩猎时遇到老虎的概率并不高。然而,对于那些每天在山上打猎的老猎人来说,他们在职业生涯中很少遇到老虎。所谓“山多必有老虎”,大概就是指这种情况。

假设每次猎人上山打猎,遇到老虎的概率是p,也就是说,不遇到老虎的概率是p。那么,在m次狩猎中,永远不遇到老虎的概率是(p) m。只要有可能遇到老虎,就等于说p>0。当m越来越大时,p m越来越小,趋于0。也就是说,虽然每次遇到老虎的概率不高,但如果你每天都去打猎,总有一天你会不走运。

有些人可能会反过来想:每次我买一张彩票,赢得一等奖的概率不是0,然后有一天我会赢得一等奖。这个想法既对又错。理论上讲,如果你一直买它,总有一天你会得奖,但是在你赢得第一名之前你会买多少次呢?以36对7为例,获得一等奖的概率是1/C(36,7),所以在C(36,7)周期中会有一等奖,这大约是800万个周期,或大约20,000年。20,000年后,是否有幸运彩票仍然是个问题。

对于猎人来说,每次上山都遇到老虎的概率显然没有那么低。如果听到老虎的吼声也被认为是遇见老虎,千分之一应该被认为是一个很好的估计。根据这种计算,在大约1000次狩猎旅行后,会遇到一只老虎。对于经常上山的猎人来说,这个数字已经存在了10多年。难怪“当你上山时,你最终会遇到一只老虎。”

目前,环境已经被严重破坏,如果一个人遇到老虎,他只能去动物园,但山是非常安全的。“老虎在繁荣”等等只能是笑话。

坐在山上空空如也“坐在山上空空如也”可能是对那些只想吃饭而不工作的人的一个警告,不管家里有多少钱,他们总有一天会吃的。

在忽略货币变化的前提下,假设家庭的储蓄是M,一顿饭只花M,这些储蓄只能支持M/m顿饭,也就是说,不可能永远吃下去。

在数学语言中,只要m不是0,不管m有多小,如果我们把相同的m加起来,我们可以得到任意多的数字。这个性质叫做实数的阿基米德性质。

利用阿基米德性质,我们可以解释0.999的问题...=1。假设p=0.999...如果p不等于0,则p是一个正实数。根据阿基米德的性质,总有一个整数M,使得M*p>=1。因此,p=p=0.999...然而,这是不可能的,因为1/M总是以小数点后的非零值开始,导致1/M不等于0.999。这个矛盾表明我们的假设是错误的,也就是说,0.999...=1。

我们许多常见的数都有阿基米德性质,例如有理数、实数和复数。当然,对于复数来说,“你想要多大就有多大”需要重新定义,这通常由它的范数来定义,也就是说,在复平面上与原点的距离。在复数中,我们应该说我们可以得到范数和数。

还有一些数字没有阿基米德性质,比如p数。它们的结构通常比实数复杂得多,可以表达更多的东西。

长期赌博注定会失败。我从来没有听说过有人经营赌场并且很富有。我从未听说过有人能通过赌博过上幸福的生活。相反,有无数的人失去了家园。如果你在赌场赌博,你可以利用优势和劣势。直截了当地说,在赌场赌博相当于直接向赌场老板寄钱。即使是一对一的平等机会赌注,如果你继续赌博,你总有一天会输。这是“一个必须输掉的长期赌注”

让我们假设每场游戏的赌注是1,而游戏者的财产是n。在每场游戏中,游戏者有1/2的获胜机会和1/2的失败机会。所以,如果你继续这样赌博,赌徒失败的可能性有多大?

显然,赌徒们的钱越多,他们需要输掉的游戏就越多。当赌徒的财产是n时,我们注意到输的概率是p(n)。因为一半的赌注可能赢,一半可能输,所以当赢时,财产变成n+1,当输时,它变成n-1,所以p(n)=(p(n+1)+p(n-1))/2。当n=0时,即使没有赌博,一切都会失去,所以p(0)=1。

因此,P可以被视为满足以下递归关系的序列:

p(0)=1

P(n+1)=2p(n)-p(n-1),即p(n+1)-p(n)=p(n)-p(n-1)

很容易验证p(n)=n*p(1)-(n-1)完全符合上述递推关系。因为p(n)>=0,对于任何n,必须有p(1)>=1/n,所以p(1)=1,因此对于所有n,p(n)=1。在无限赌博中,赌徒在某一次赌博中失败的概率是1。

赌徒的赌博轨迹可以用所谓的马尔可夫链来描述。赌徒的财产被认为是一种状态,每一次下注都相当于在这些状态之间转换,在赢的时候转换到更多钱的状态,在输的时候转换到更少钱的状态。破产的状态就像一个陷阱,不能跳出,因为没有赌博资本。如果一个有限马尔可夫链有这样一个“陷阱”状态,并且每一个状态都有可能到达这个“陷阱”,那么它将在连续的过渡中有一天落入这个“陷阱”。而且即使它是一个无限的马尔可夫链,在赌徒和拥有无限资本的赌场之间,即使它等于赌博,因为赌徒拥有有限的赌博资本,他们总有一天会输。所谓“长期赌博一定要输”实际上就是这个意思。