数学巧合

✍ dations ◷ 2025-12-06 06:29:18 #数学术语,趣味数学

在数学中,数学巧合指的是两个数学表达式的值极为接近,却未有任何理论解释的现象。

例如,2的10次方非常接近于整数1000:

工程学中有时会利用数学巧合,使用某个表达式去近似计算另一个表达式。

在某些情况下,用简单的有理数近似可以极其逼近某个无理数。大部分这类巧合可以用无理数的连分数表示法来解释;但是,若要进一步探究连分数展开中出现的不寻常大项,则有时是无法通过理论解释的。

一些貌似合理的近似甚至达到了极高的精确度,但仍然只是一种数学巧合。例如:

式子的两边直到小数点后第42位才有所不同。

光速的定义之所以是299,792,458 m/s(非常接近300,000,000 m/s的一个值),是因为一米的最初定义是通过巴黎的子午线上从地球赤道到北极点距离的千万分之一,而地球的周长恰好约为一光秒的2/15。光速也可以被初略地估计为一英尺每纳秒(准确值为0.9836 ft/ns)。

地球的极直径约为5亿英尺,误差约为0.1%。

虽然地球的重力加速度会随着纬度和海拔的不同而变化,但其值在9.74m/s2与9.87m/s2之间,接近10m/s2。因此,根据牛顿第二定律,一千克物体在地球表面受到的重力约为10牛顿。这一巧合实际上和之前提到的 π 的平方接近10有关。米的一个早期定义是将半周期为一秒的单摆的摆长定义为一米。由于当摆角较小时,单摆的周期公式为:

在这个定义下,重力加速度就会和 π 的平方相等。后来,基于地球的周长非常接近40,000,000倍的此定义下的一米的事实,米才被重新定义为地球周长的40,000,000分之一。

另外,重力加速度的估计值9.8 m/s2等于1.03 光年/年2;这是一个非常接近1的值。

里德伯常量乘上光速的值接近于 π 2 3 × 10 15   Hz {\displaystyle {\frac {\pi ^{2}}{3}}\times 10^{15}\ {\text{Hz}}}

一英里的立方约等于 4 3 π {\displaystyle {\frac {4}{3}}\pi } 乘以一公里的立方(误差约为0.5%),意味着一个半径为 n 公里的球体与边长为 n 英里的立方体的体积几乎相等。

精细结构常数 α {\displaystyle \alpha } 的值接近 1 137 {\displaystyle {\frac {1}{137}}} α = 1 137.035999074 {\displaystyle \alpha ={\frac {1}{137.035999074\dots }}}

值得注意的是,因为 α {\displaystyle \alpha } 是一个无量纲量,所以这一巧合与人为选定的单位系统无关。

相关

  • 中世纪拉丁语中世纪拉丁语(英语:Medieval Latin)是在欧洲中世纪时期使用的拉丁语。它继承自后期拉丁语,从4-5世纪一直延续到约公元15世纪,才为文艺复兴拉丁语所取代。这一阶段拉丁语仍然是教
  • 礼仪礼仪、礼节、礼貌是根据在社会、社会价值或者小组之间的当代常规准则影响社会行为的期望的代称。礼仪通常是不会有人刻意去规定和记载的,但是礼节的方面常被记录了。礼节包括
  • 决定脱离欧盟英国去留欧盟公投(英语:The United Kingdom European Union membership referendum)是英国国内就其欧盟成员资格去留问题于2016年6月23日举行的公投。通称“英国脱欧公投”(Brex
  • 杭州湾杭州湾位于北半球太平洋西岸,中国大陆海岸线中段,浙江省和上海市之间。它西起浙江海盐县澉浦镇和慈溪之间的西三丰收闸断面,与钱塘江水域为界;东至上海扬子角-宁波镇海连线,与舟
  • 英法关系英法关系是指法国和英国之间的双边关系。两国之间的关系可以追溯至高卢战争时期。在罗马帝国时代,两国都曾经历罗马帝国统治,并都曾展开对罗马统治的抵抗。虽然两国在历史上也
  • 和歌山县旗和歌山县旗(日语:和歌山県旗/わかやまけんき )是日本的47面都道府县旗之一。该条目是对和歌山县旗以及和歌山章(日语:和歌山県章/わかやまけんしょう)的解说。在公开征集设计方案的
  • 川崎卓吉川崎卓吉(かわさき たくきち,1871年3月8日-1936年3月27日),日本山阳道安艺国贺茂郡广村(日语:広村 (広島県))(今广岛县吴市)人,内阁法制局长官(日语:内閣法制局長官)、内阁书记官长(日语:内
  • 手带手带是一种由硅胶制成,佩带在前臂的饰物. 这种手带通常会印有英文字句或词语及被染成多种鲜艳的颜色.大部分的运动手带都没有任何实际用途,只是一种潮流饰物. 这种手带上的英
  • WireGuardWireGuard是由Jason A. Donenfeld开发的开放源代码VPN程序及协议,基于Linux内核实现,利用Curve25519进行密钥交换,ChaCha20用于加密,Poly1305用于数据认证,BLAKE2用于散列函数运
  • 郁达夫故居 (富阳)参数所指定的目标页面不存在,建议更正成存在页面或直接建立下列一个页面(建立前请先搜寻是否有合适的存在页面可以取代):郁达夫故居为中国现代作家、诗人郁达夫和法学家郁华在富