平方根的阴谋 (1)
定理:所有数都相等。
证明:取任意两个数 a 和 b ,令 t = a + b 。于是,
a + b = t
(a + b)(a - b) = t(a - b)
a^2 - b^2 = t·a - t·b
a^2 - t·a = b^2 - t·b
a^2 - t·a + (t^2)/4 = b^2 - t·b + (t^2)/4
(a - t/2)^2 = (b - t/2)^2
a - t/2 = b - t/2
a = b
怎么回事儿?
问题出在倒数第二行。
永远记住, x^2 = y^2 并不能推出 x = y ,只能推出 x = ±y 。
平方根的阴谋 (2)
1 = √1 = √(-1)(-1) = √-1·√-1 = -1
嗯?
只有 x 、 y 都是正数时, √x·y = √x·√y 才是成立的。
-1 的平方根有两个, i 和 -i 。 √(-1)(-1) 展开后应该写作 i·(-i) ,它正好等于 1 。
复数才是王道
考虑方程
x^2 + x + 1 = 0
移项有
x^2 = - x - 1
等式两边同时除以 x ,有
x = - 1 - 1/x
把上式代入原式中,有
x^2 + (-1 - 1/x) + 1 = 0
即
x^2 - 1/x = 0
即
x^3 = 1
也就是说 x = 1。
把 x = 1 代回原式,得到 1^2 + 1 + 1 = 0 。也就是说, 3 = 0 ,嘿嘿!
其实, x = 1 并不是方程 x^2 + x + 1 = 0 的解。在实数范围内,方程 x^2 + x + 1 = 0 是没有解的,但在复数范围内有两个解。
另一方面, x = 1 只是 x^3 = 1 的其中一个解。 x^3 = 1 其实一共有三个解,只不过另外两个解是复数范围内的。考虑方程 x^3 - 1 = (x - 1)(x^2 + x + 1) = 0 ,容易看出 x^3 = 1 的两个复数解正好就是 x^2 + x + 1 的两个解。因此, x^2 + x + 1 = 0 与 x^3 = 1 同时成立并无矛盾。
注意,一旦引入复数后,这个谬论才有了一个完整而漂亮的解释。或许这也说明了引入复数概念的必要**。
颇具喜剧色彩的错误
众所周知,
1 + 2 + 3 + … + n = n(n+1) / 2
让我们用 n - 1 去替换 n ,可得
1 + 2 + 3 + … + (n-1) = (n-1)n / 2
等式两边同时加 1 ,得:
1 + 2 + 3 + … + n = (n-1)n / 2 + 1
也就是
n(n+1) / 2 = (n-1)n / 2 + 1
展开后有
n^2 / 2 + n / 2 = n^2 / 2 - n / 2 + 1
可以看到 n = 1 是这个方程的唯一解。
也就是说⋯⋯ 1 + 2 + 3 + … + n = n(n+1) / 2 仅在 n = 1 时才成立!
这个推理过程中出现了一个非常隐蔽而搞笑的错误。等式两边同时加 1 后,等式左边得到的应该是
1 + 2 + 3 + … + (n-2) + (n-1) + 1
1 块钱等于 1 分钱?
我要用数学的力量掏空你的钱包!请看:
1 元 = 100 分 = (10 分)^2 = (0.1 元)^2 = 0.01 元 = 1 分
用这个来骗小孩子们简直是屡试不爽,因为小学(甚至中学)教育忽视了一个很重要的思想:单位也是要参与运算的。事实上, “100 分 = (10 分)^2” 是不成立的, “10 分” 的平方应该是 “100 平方分” ,正如 “10 米” 的平方是 “100 平方米” 一样。
数学归纳法的杯具 (1)
下面这个“证明”是由数学家 George Pólya 给出的:任意给定 n 匹马,可以证明这 n 匹马的颜色都相同。
对 n 施归纳:首先,当 n = 1 时命题显然成立。若命题对 n = k 成立,则考虑 n = k + 1 的情形:由于 {#1, #2, …, #k} 这 k 匹马的颜色相同, {#2, #3, …, #k+1 } 这 k 匹马也相同,而这两组马是有重叠的,可知这 k+1 匹马的颜色也都相同了。
这个证明错在,从 n = 1 推不出 n = 2 ,虽然当 n 更大的时候,这个归纳是正确的。这是数学归纳法出错的一个比较奇特的例子:基础情形和归纳推理都没啥问题,偏偏卡在归纳过程中的某一步上。
数学归纳法的杯具 (2)
下面,我来给大家证明,所有正整数都相等。
为了证明这一点,只需要说明对于任意两个正整数 a 、 b ,都有 a = b 。
为了证明这一点,只需要说明对于所有正整数 n ,如果 max(a, b) = n ,那么 a = b 。
我们对 n 施归纳。当 n = 1 时,由于 a 、 b 都是正整数,因此 a 、 b 必须都等于 1 ,所以说 a = b 。若当 n = k 时命题也成立,现在假设 max(a, b) = k + 1 。则 max(a - 1, b - 1) = k ,由归纳假设知 a - 1 = b - 1 ,即 a = b 。
这个问题出在, a - 1 或者 b - 1 有可能不是正整数了,因此不能套用归纳假设。
定理:所有数都相等。
证明:取任意两个数 a 和 b ,令 t = a + b 。于是,
a + b = t
(a + b)(a - b) = t(a - b)
a^2 - b^2 = t·a - t·b
a^2 - t·a = b^2 - t·b
a^2 - t·a + (t^2)/4 = b^2 - t·b + (t^2)/4
(a - t/2)^2 = (b - t/2)^2
a - t/2 = b - t/2
a = b
怎么回事儿?
问题出在倒数第二行。
永远记住, x^2 = y^2 并不能推出 x = y ,只能推出 x = ±y 。
平方根的阴谋 (2)
1 = √1 = √(-1)(-1) = √-1·√-1 = -1
嗯?
只有 x 、 y 都是正数时, √x·y = √x·√y 才是成立的。
-1 的平方根有两个, i 和 -i 。 √(-1)(-1) 展开后应该写作 i·(-i) ,它正好等于 1 。
复数才是王道
考虑方程
x^2 + x + 1 = 0
移项有
x^2 = - x - 1
等式两边同时除以 x ,有
x = - 1 - 1/x
把上式代入原式中,有
x^2 + (-1 - 1/x) + 1 = 0
即
x^2 - 1/x = 0
即
x^3 = 1
也就是说 x = 1。
把 x = 1 代回原式,得到 1^2 + 1 + 1 = 0 。也就是说, 3 = 0 ,嘿嘿!
其实, x = 1 并不是方程 x^2 + x + 1 = 0 的解。在实数范围内,方程 x^2 + x + 1 = 0 是没有解的,但在复数范围内有两个解。
另一方面, x = 1 只是 x^3 = 1 的其中一个解。 x^3 = 1 其实一共有三个解,只不过另外两个解是复数范围内的。考虑方程 x^3 - 1 = (x - 1)(x^2 + x + 1) = 0 ,容易看出 x^3 = 1 的两个复数解正好就是 x^2 + x + 1 的两个解。因此, x^2 + x + 1 = 0 与 x^3 = 1 同时成立并无矛盾。
注意,一旦引入复数后,这个谬论才有了一个完整而漂亮的解释。或许这也说明了引入复数概念的必要**。
颇具喜剧色彩的错误
众所周知,
1 + 2 + 3 + … + n = n(n+1) / 2
让我们用 n - 1 去替换 n ,可得
1 + 2 + 3 + … + (n-1) = (n-1)n / 2
等式两边同时加 1 ,得:
1 + 2 + 3 + … + n = (n-1)n / 2 + 1
也就是
n(n+1) / 2 = (n-1)n / 2 + 1
展开后有
n^2 / 2 + n / 2 = n^2 / 2 - n / 2 + 1
可以看到 n = 1 是这个方程的唯一解。
也就是说⋯⋯ 1 + 2 + 3 + … + n = n(n+1) / 2 仅在 n = 1 时才成立!
这个推理过程中出现了一个非常隐蔽而搞笑的错误。等式两边同时加 1 后,等式左边得到的应该是
1 + 2 + 3 + … + (n-2) + (n-1) + 1
1 块钱等于 1 分钱?
我要用数学的力量掏空你的钱包!请看:
1 元 = 100 分 = (10 分)^2 = (0.1 元)^2 = 0.01 元 = 1 分
用这个来骗小孩子们简直是屡试不爽,因为小学(甚至中学)教育忽视了一个很重要的思想:单位也是要参与运算的。事实上, “100 分 = (10 分)^2” 是不成立的, “10 分” 的平方应该是 “100 平方分” ,正如 “10 米” 的平方是 “100 平方米” 一样。
数学归纳法的杯具 (1)
下面这个“证明”是由数学家 George Pólya 给出的:任意给定 n 匹马,可以证明这 n 匹马的颜色都相同。
对 n 施归纳:首先,当 n = 1 时命题显然成立。若命题对 n = k 成立,则考虑 n = k + 1 的情形:由于 {#1, #2, …, #k} 这 k 匹马的颜色相同, {#2, #3, …, #k+1 } 这 k 匹马也相同,而这两组马是有重叠的,可知这 k+1 匹马的颜色也都相同了。
这个证明错在,从 n = 1 推不出 n = 2 ,虽然当 n 更大的时候,这个归纳是正确的。这是数学归纳法出错的一个比较奇特的例子:基础情形和归纳推理都没啥问题,偏偏卡在归纳过程中的某一步上。
数学归纳法的杯具 (2)
下面,我来给大家证明,所有正整数都相等。
为了证明这一点,只需要说明对于任意两个正整数 a 、 b ,都有 a = b 。
为了证明这一点,只需要说明对于所有正整数 n ,如果 max(a, b) = n ,那么 a = b 。
我们对 n 施归纳。当 n = 1 时,由于 a 、 b 都是正整数,因此 a 、 b 必须都等于 1 ,所以说 a = b 。若当 n = k 时命题也成立,现在假设 max(a, b) = k + 1 。则 max(a - 1, b - 1) = k ,由归纳假设知 a - 1 = b - 1 ,即 a = b 。
这个问题出在, a - 1 或者 b - 1 有可能不是正整数了,因此不能套用归纳假设。