人們對生活中的許多現(xiàn)象由于習以為常而不求甚解。可是,如果仔細研究,這里面可能蘊含著深奧的道理。
天文學(xué)家在進行天文計算時,經(jīng)常要使用對效表。本世紀韌,有一次天文學(xué)家西蒙?紐科姆在查對數(shù)表時,偶然發(fā)現(xiàn)了這樣的現(xiàn)象:對數(shù)表開始的幾頁總要比后面幾頁磨損得厲害。這說明人們在查對數(shù)表時,較多地是使用了以1為首的那幾頁。于是,紐科姆便產(chǎn)生這樣一個疑問:首位數(shù)是1的自然數(shù)在全體自然數(shù)中占有多大的比例?它是不是要比首位數(shù)是其它數(shù)字的自然效要多?人們后來就把這個問題稱為“首位數(shù)問題”。
大家可能會認為這個問題是顯而易見的。因為除0以外,共有九個數(shù)字:1,2,3,4,5,6,7,8,9,用其中任何一個數(shù)字開頭的自然數(shù),在全體自然數(shù)中的分布是均勻的,機會應(yīng)該是均等的。這就是說,首位數(shù)為1的自然數(shù)應(yīng)該占全體自然數(shù)的1/9?墒牵聦嵅⒉贿@么簡單。1974年,現(xiàn)在是美國斯坦福大學(xué)統(tǒng)計學(xué)家的珀西?迪亞科尼斯(當時還在哈佛大學(xué)做研究生),研究了這個問題,所得到的結(jié)論出乎人們的意料:首位數(shù)是1的自然數(shù)約占全體自然數(shù)的1/3。準確一點說,這個數(shù)值應(yīng)該是lg2約為0.30103。這是怎么一回事呢?
事實上,用不同數(shù)字做首位數(shù)字,這樣的自然數(shù)的分布并不是很均勻的,也不是很規(guī)則的。首位數(shù)是1的自然數(shù)的分布規(guī)律是;
1到9之間,這樣的數(shù)只有1個,它就是1,所以占1/9;
1到20之間,這樣的數(shù)有11個,它們是1,10,11……,19,所以約占1/2,
1到30之間,這樣的數(shù)同樣有11個,約占1/3,
1到100之間.這樣的數(shù)仍然只有]1個,約占1/9,
l到200之間,這樣的數(shù)有111個,它們是1,10,11,…,19,100,101,…,199,約占1/2。
注意到首位數(shù)是1的自然數(shù)在以上各區(qū)間的個數(shù)與這個區(qū)間內(nèi)所有自然數(shù)個數(shù)的比值,總是在1/2與1/9之間來回振蕩。于是,迪亞科尼斯經(jīng)過研究,終于運用高等數(shù)學(xué)的方法,得出這些比值的合理平均值,它就是上面所講到的lg2。.
迪亞科尼斯當時并不知道這樣偶然的發(fā)現(xiàn)有什么實際意義。后來,美國西雅田波音航天局數(shù)學(xué)家梅爾達德·沙沙哈尼在研究用計算機描繪自然景象的問題時,用上了這個結(jié)論。近年來,美國波音航天局將這一成果用于飛機模擬器,使飛行員在不離開地面的情況下接受訓(xùn)練,而能得到一種在空中飛行的實感。首位數(shù)問題的結(jié)論在科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮了重大的作
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