пятница, 31 июля 2015 г.

Почему умножение делается первым?

Многих школьников, и не только, занимает вопрос: почему умножение и деление выполняются до сложения и вычитания?

В рунете на этот вопрос не найти чего-то более вразумительного, чем "так принято" (как в том анекдоте про эксперимент над обезьянами :) ). Но оказывается, на математическом форуме http://mathforum.org/ вопрос приоритета действий и их истории обсуждался ещё в 1998 году. Наиболее рациональное объяснение того, почему умножение выполняется до сложения, таково.

Существует распределительный закон умножения относительно сложения. Этот закон существует безотносительно порядка выполнения действий и гласит, что если сумму двух чисел умножить на третье число, то результат будет таким же, как если бы сначала первое число умножить на третье, затем второе умножить на третье, и результаты сложить.

При используемом нами порядке действий распределительный закон выглядит так:
(a+b)*c = a*c+b*c


Как бы он выглядел, если бы при сложение выполнялось раньше умножения? Вот так:
a+b*c = (a*c)+(b*c)

Во втором равенстве скобок больше, чем в первом. А ещё если учесть человеческую лень (которой своим рождением обязан, кстати, знак плюс), и то, умножение вообще в алгебраических преобразованиях используется чаще сложения (потому-то его знак часто вообще опускают), то становится понятным - выполняя умножение до сложения человечество за века сэкономило миллионы тонн чернил и неподдающееся учёту количество человеко-часов работы учёных, записывающих математические выражения.

вторник, 28 июля 2015 г.

Один араб в 1937 году

Эта заметка - результат странствий по Википедии. В декабре 2012 года я искал, в каких странах  в ближайшее время можно будет найти красивые последовательности, образованные цифрами на календаре. Очень удобными в этом смысле оказались Эфиопия, Иран и Северная Корея.

То, что клендарь, применяемый в Индии, отличается от используемого у нас примерно на 78 лет, я тогда заметил, но в пост не вынес. Выходит, текущий 2015-й год соответствует 1937-му году в Индии.

А сегодня, подготавливая пост о наименовании больших чисел, я обнаружил, что в Индии система формирования узловых десятичных единиц отличается от той, к которой мы привыкли. Разряды там группируются не по три, а по два, кроме самых правых трёх разрядов.

И один араб в Индии - это число 1,00,00,00,000, которое у нас называется миллиардом: 1 000 000 000.

понедельник, 27 июля 2015 г.

Модуль синуса больше единицы

Есть много шуток на счёт решений задач, в ходе которых синус оказывается больше единицы (или меньше минус единицы).

Но оказывается, синус может всё-таки по модулю превосходить единицу! Если брать синус от комплексных переменных.

Расширить область определения синуса на множество компексных числе можно, использовав его разложение в ряд Тейлора:

$\sin x = x-\frac{x^3}{3!}+\frac{x^5}{5!}-\frac{x^7}{7!}+\frac{x^9}{9!}-\dots$

В эту формулу можно подставить $x = i = \sqrt{-1}$ и получить:

$\sin i = i-\frac{i^3}{3!}+\frac{i^5}{5!}-\frac{i^7}{7!}+\frac{i^9}{9!}-\dots=i+\frac{i}{3!}+\frac{i}{5!}+\frac{i}{7!}+\frac{i}{9!}+\dots= 1.175\dots \cdot i$

Выходит, по модулю синус числа i будет больше единицы:
$|\sin i | = 1.175\dots$

воскресенье, 26 июля 2015 г.

Простой признак делимости на 7

При изучении признаков делимости в 6 классе, признак делимости на 7 часто пропускают или объединяют вместе с признаками делимости на 11 и 13 в признак делимости на 1001.

В одной табличке признаков делимости мне даже попалась фраза: "простого признака делимости на 7 нет". А он есть! :)

Оказывается, чтобы проверить, делится ли число на 7, надо у него отбросить последнюю цифру и от оставшегося числа эту отброшенную цифру дважды вычесть. Если полученный результат делится на 7, то и число делится на 7.

Это действие можно проводить несколько раз, пока явно не увидим делимость или её отсутствие.

Возьмём число 39312
Отбрасываем последнюю двойку и дважды её отнимаем:
3931-2-2 = 3927
Отбрасываем последнюю семёрку и дважды её отнимаем:
392-7-7 = 378
Отбрасываем последнюю восьмёрку и дважды её отнимаем:
37-8-8 = 21

21 делится на 7, значит и 39312 делится на 7.

Кстати, этот метод можно ещё чуть-чуть усовершенствовать. Подумайте, как.

Ещё больше признаков делимости в статье на Эвольвенте: "Интересные признаки делимости, о которых обычно не рассказывают в 6 классе"

среда, 22 июля 2015 г.

Математическая игра в честь для числа пи

Сегодня день числа пи и нашему проекту "Приглашение в мир математики" исполняется 7 лет. По такому случаю приглашаю вас поучаствовать в математической игре.

Суть такова :)

Берём несколько первых цифр числа пи, расставляем между ними только знаки сложения, вычитания, умножения, деления и возвеления в степень, чтобы получить результат, как можно более приближённый к пи = 3,1415926535...

Вот примеры первых нескольких выражений:
3 (погрешность 0,14159...)
3х1 (погрешность 0,14159...)
3+1/4 (погрешность 0,10840...)
3+1/4х1 (погрешность 0,10840...)
3+1/4-1/5 (погрешность 0,09159...)

Лучше всего поучаствовать в математической игре в блоге "Эвольвента", чтобы сравнить свои результаты с результатами участников разных математических форумов.


вторник, 21 июля 2015 г.

242

Число 242 начинает первую серию из четырёх последовательных чисел, у которых поровну (по 6) делителей.

Шесть делителей может быть или у пятой степени простого числа или у произведения квадрата простого числа на другое простое число. Числа 242, 243, 244, 245 имеют вид:

242=2х112
243 = 35
244 = 22x61
245 = 5х72

воскресенье, 19 июля 2015 г.

Тридцать три

С числа 33 начинается первая тройка натуральных чисел, каждое из которых имеет ровно 4 делителя.

33 делится на 1, 3, 11 и 33
34 делится на 1, 2, 17 и 34
35 делится на 1, 5, 7 и 35

четверг, 16 июля 2015 г.

Унитарный делитель

В математической части англоязычная википедия намного полнее русскоязычной. Сегодня я в ней нашёл интересный термин - unitary divisor, унитарный делитель.

Унитарным делителем числа n называется такой делитель d, для которого парный ему делитель ($\frac{d}{n}$), не имеет с d общих делителей.

Например, для числа 24 = 24х1 = 12х2 = 8х3 = 6х4 унитарными являются делители 1, 3, 8 и 24.

Количество унитарных делителей числа n равно $2^k$, где k - количество различных простых делителей числа n.

Если число n - степень двойки, то сумма его унитарных делителей нечётна. Во всех других случаях она будет чётной.

вторник, 14 июля 2015 г.

Сумма всех натуральных чисел

Для числа 12 на математических часах я выбрал одну их наиболее парадоксальных формул, согласно которой сумма всего бесконечного множества натуральных чисел равна конкретному (!) дробному (!) отрицательному (!) числу.

А именно, $\sum\limits_{n=1}^{\infty}n = -\frac{1}{12}$

Чтобы разобраться, как такое может быть, начнём с ряда 1-1+1-1+1-1+1-1+......
Так как его сумма не стремится к какой-либо определённой величине, а принимает поочерёдно два различных значения: 1 или 0, он считается расходящимся.

Однако можно расширить понятие суммирования рядов и на расходящиеся, для начала приняв:
S = 1-1+1-1+1-1+1-1+...
Тогда этот же ряд можно записать как:
1-(1-1+1-1+1-1+1-1+... = 1-S

Имеем уравнение:
S = 1-S
S = 0,5

Теперь возьмём этот ряд и возведём его в квадрат. При умножении рядов (a1+a2+a3+a4+...) на (b1+b2+b3+b4+...) получается ряд
(a1b1)+(a1b2+a2b1)+(a1b3+a2b2+a3b1)+(a1b4+a2b3+a3b2+a4b1), в котором в один член группируются произведения тех елементов рядов-множителей, для которых сумма индексов постоянна.

Получается, что (1-1+1-1+1-1+1-1+...)*(1-1+1-1+1-1+1-1+...) = 1+(1*(-1)+(-1)*1)+(1*1+(-1)*(-1)+1*1)+(1*(-1)+(-1)*1+1*(-1)+(-1)*1)+... = 1-2+3-4+5-6+7-...

Таки образом, сумма натурального знакопеременного ряда 1-2+3-4+5-6+7-... равна 0,52 = 0,25

Теперь сделаем ещё один шаг. Какой ряд надо прибавить к натуральному знакопеременному ряду, чтобы получить натуральный?

1-2+3-4+5-6+7-8+...
+
0+4+0+8+0+12+0+16+...
__________________
1+2+3+4+5+6+7+8+...

Но прибавляемый ряд равен учетверённому натуральному ряду:
0+4+0+8+0+12+0+16+... = 4(1+2+3+4+...)

Значит, 1-2+3-4+5-6+7-8+... = 1+2+3+4+... -4(1+2+3+4+...)= -3(1+2+3+4+...)
-3(1+2+3+4+...)=0,25
Откуда
$1+2+3+4+5+6+7+8+\dots=-\frac{1}{12}$

Впервые этот результат был получен Рамануджаном. И это не результат софизма и не пустое развлечение. Как оказалось, величина $-\frac{1}{12}$ для суммы всех натуральных чисел сейчас находит применение в квантовой механике.

суббота, 4 июля 2015 г.

Очевидно

Если в олимпиадной работе участник пишет "очевидно" - значит, он не знает доказательства. Если бы он знал доказательство, то расписал бы его на 2-3 страницы.

В.А. Ясинский,

четверг, 2 июля 2015 г.

48

На старте блога мы часто публиковали интересные свойства чисел.
Недавно я узнал, что куб можно разрезать на любое количество кубов, большее или равное 48-ми.

Задача о разрезании куба на меньшие называется задачей Хадвигера.

Популярные сообщения

Темы

число цифра простые геометрия юмор язык дроби степень делимость пи методы история самоописывающее квадрат система счисления время узор корень задача структура тригонометрия е сайты формулы игра конструкция факториал функции приближение программа фрактал график последовательность комбинаторика память вероятность пределы конкурс логарифм неизвестное треугольник интеграл уравнение видео комплексные магический квадрат палиндром правильно-неправильное действие софизм заблуждения процесс ряды цитаты книги окружность прогрессия среднее стереометрия число фи выражения графы проценты логика парабола разрезания символ 2014 Фибоначчи клеточный автомат матрица производная статистика фокус головоломка кривая куб шахматы действия иллюзия новости оказывается оригами построение сложение термин тетраэдр