从【影流之主】中的分身技能,看百态数形结合

影流之主


相信玩过抖音、B站的小伙伴对这个充斥着魔性的舞蹈不陌生。由一人跳舞,分身出了三人同跳,这个剪辑堪称“搞笑”与“智慧”的结晶啊,如果你愿意,分多少都可以……


这和数学有一毛钱关系吗?

你喜欢长或短的

代数、几何证明中有的长达数百页,有的短如一行;有的高深莫测,有的浅显易懂;有的长篇阔论,有的没有只字片语,只有图形一个……

用图形证明数学中的命题可以说是证明的“最高境界”,也更容易让人理解,看后不禁会惊叹“数学原来是这样的……”

热身运动

相传,苏轼在凤翔任职(秘书之类的官职)的时候,官不大,俗话说“秘书不带长,放P也不响”,可事情不少。这不,一天来了哥四个,什么事呢?原来他们的老父亲去世了,留下了一块菜地,要他们哥四个平分菜地。苏轼闻听,说:“那还不简单,找人丈量分地即可啊。”

哥几个纷纷摇头,原来这个老父亲临死之前立下了遗嘱:这四块地不仅面积一样大,而且形状也得和原菜地的形状一致,不然到了地府睡不安稳。他睡不安稳,就会隔三差五找这哥四个。

苏轼闻听,暗想,这不是“事爹”嘛~活脱脱的“苏大强”(没有洗白之前)。

我们先看菜地的形状吧,见下图。

菜地形状

如下分:

初看这个图形,会感觉特别神奇,如果我们一直进行分下去,会更神奇。

假设原图形面积为1,分四份后每份面积为1/4,再将一份分成四小份,每小份面积为:1/16……

以此类推,各取一份的面积和为:1/4+1/16+1/64+……=1/3

从图中很显然看出来下面的等式:

这与极限得到的结果不谋而合:

这个等式还可以用直角梯形与等腰梯形加以说明:



这些图形只能说明底数是1/4的等比数列求和的极限,如果底数是1/3的呢?能否实现?按照上面的思路及极限角度考虑,我们知道:

我们要想办法构造出一个图形可以分形成三个全等的图形(且与原图形相似),然后加起来是1/2,

含有30°角的直角三角形和矩形(长与宽的比满足根号3:1)满足要求。


可是结果令我们失望,这两个图形都不能得到我们想要的结果。

分形图形中有一个非常著名的图形——谢尔宾斯基三角形。

从图中很容易得到上面的等式:


另一个经典的分形图形——维泽克雪花分形,可以证明底数是1/5的几何级数求和。

推而广之,对于任意底数(大于0小于1)的几何级数我们都可以用图形来解释,当然需要用到相似,



还有一些分形图形相关的命题,在很多初中生题目中遇到,比如下面的几个图形:

1+3+5+7+……=n^2.

1+2+3+……+n+(n-1)+……+3+2+1=n^2.

这么精彩的证明怎么能少得了斐波那契数列呢?

1、1、2、3、5、8、13、21、……

从图中很明显看出:前n个数的平方和等于第n个数乘以第(n+1)个数

勾股定理中也可以有很奇妙的证明:

比如:若a、b、c、d均大于0,求证:

通过构造矩形利用勾股定理及两点之间线段最短即可得证。

原来证明也可以如此简单。

另外要说明的是:如果两个分数的分子分母都为正数,则把分子、分母分别加在一起,新分数的大小一定介于两分数之间,方法与上面的一样,只需要将勾股定理改成直线的斜率(一次函数中的k)即可。

最炫酷、最漂亮的证明

网友评选出来的最炫酷最漂亮的图形证明是:

简单说明一下:若第n行有n个小球,编号为1、2、3、……、n,

第一步从中取两个小球,保证其中有一个是1号球,则有(n-1)种取法,

第二步从中取两个小球,保证其中有一个是2号球,则有(n-2)种取法,(与第一步重复的不算);

依次类推,

第n-1步从中取两个小球,保证其中有一个是n-1号球,则有1种取法,

这样,我们就得到了上面的等式。

今天就分享到这里,欢迎关注公众号【趣味数学故事】。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 216,919评论 6 502
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,567评论 3 392
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 163,316评论 0 353
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,294评论 1 292
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,318评论 6 390
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,245评论 1 299
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,120评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,964评论 0 275
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,376评论 1 313
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,592评论 2 333
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,764评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,460评论 5 344
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,070评论 3 327
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,697评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,846评论 1 269
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,819评论 2 370
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,665评论 2 354

推荐阅读更多精彩内容

  • 根据《义务教育数学课程标准(2011年版)》,数学是研究数量关系和空间形式的科学。根据百度百科,数学是研究数量、结...
    进士及第阅读 2,237评论 0 1
  • “呦呦呦,唬谁呢,我们十大公式不仅仅是数学家和物理学家的智慧结晶,更是人类文明的集中体现,每一个公式都深深影响了人...
    有声知年阅读 562评论 0 0
  • 你的数学直觉怎么样?你能凭借直觉,迅速地判断出谁的概率大,谁的概率小吗?下面就是 26 个这样的问题。如果你感兴趣...
    cnnjzc阅读 6,884评论 0 12
  • abbreviation 简写符号;简写 absolute error 绝对误差 absolute value 绝...
    沧海一睹阅读 3,998评论 0 2
  • 思念如马, 自别离, 未停蹄。 相思若柳, 飘满城, 尽飞絮。 ​​​​
    z唸_阅读 160评论 0 0