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你绝对没想过原来数学家这么流氓,一言不合就进行暴力证明

超级数学建模  · 公众号  · 数学  · 2017-08-07 22:27

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旋轮线的面积



车轮在地上旋转一圈的过程中,车轮圆周上的某一点划过的曲线就叫做“旋轮线”。在数学和物理中,旋轮线都有着非常重要而优美的性质。比如说,一段旋轮线下方的面积恰好是这个圆的面积的三倍。这个结论最早是由伽利略 (Galileo Galilei,1564-1642) 发现的。不过,在没有微积分的时代,计算曲线下方的面积几乎是一件不可能完成的任务。伽利略是如何求出旋轮线下方的面积的呢?


他的方法简单得实在是出人意料:它在金属板上切出旋轮线的形状,拿到秤上称了称,发现重量正好是对应的圆形金属片的三倍。


在试遍了各种数学方法却都以失败告终之后,伽利略果断地耍起了流氓,用物理实验的方法测出了图形的面积。用物理实验解决数学问题也不是一件稀罕事了,广义费马点 (generalized Fermat point) 问题就能用一套并不复杂的力学系统解出,施泰纳问题 (Steiner tree problem) 也可以用肥皂膜实验瞬间秒杀。


3

欧拉的流氓证明法


在数学史上,很多漂亮的定理最初的证明都是错误的。最典型的例子可能就是 1735 年大数学家欧拉 (Euler) 的“证明”了。他曾经仔细研究过所有完全平方数的倒数和的极限值,并且给出了一个漂亮的解答:








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