数学巧合

✍ dations ◷ 2025-11-29 22:01:53 #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

  • 教宗教宗(拉丁语:Papa),或译教皇(华语圈外国家如韩国、日本、越南与部分教外人士目前仍沿用之),是罗马主教,同时为普世天主教会领袖与梵蒂冈城国国家元首,传统上被认为是圣伯多禄宗徒之位
  • 直译直译(英语:literal translation,direct translation,word-for-word translation)即逐词翻译,是一种与意译(翻译句子或词组意义上的)相对的翻译方式。Literal translation的另一个术
  • 金新月金新月,世界三大毒品产地之一,其地域位于西南亚,从土耳其东部,经伊朗、阿富汗一直延伸到巴基斯坦一带,金新月的毒品最大产地是阿富汗。因其形状好像一弯新月,故称“金新月”。金新
  • 奥尔良的海伦公主海伦·路易丝·亨丽叶特(法语:Hélène Louise Henriette,1871年6月13日-1951年1月21日),是法国奥尔良王朝公主和意大利奥斯塔公爵夫人。她的父亲巴黎伯爵腓力七世是奥尔良王朝法
  • 新烟碱新烟碱(英语:Neonicotinoid,又称为类尼古丁)是一类和尼古丁相关的神经活性杀虫剂的总称。2013年4月29日,欧盟鉴于其对蜜蜂的巨大潜在危害(可能导致蜂群崩坏症候群的原因之一)而同意
  • 卡洛斯·莫亚卡洛斯·莫亚(Carles Moyà Llompart,1976年8月27日-)是西班牙职业网球运动员,6岁开始接触网球,曾赢得欧洲18岁以下赛事的单、双打冠军。他是1997年澳网亚军和1998年法网男子单打
  • 博杰普尔语博杰普尔语是比哈尔语之一,在印度北部的菩阇补罗(博杰普尔语:भोजपुरी क्षेत्र)(天城体梵文:भोजकटपुर,菩阇迦吒补罗;博杰普尔圣地Bhōjapurī kṣētra)区域使
  • 阿伦·李奇曼阿伦·李奇曼(Allan Lichtman)(1947年4月4日-)是一名的美国政治史学者,目前任教于华盛顿特区的美利坚大学。他曾经在2006年代表马里兰州出选参议员,并且以准确预测多年的美国总统选
  • 尼尔斯·索尔森尼尔斯·索尔森(1898年10月24日-1975年10月25日)是瑞典出生的陶艺设计师。索尔森自十三岁起加入哥本哈根的Alumina瓷器工厂,自哥本哈根技术学院毕业后,继续留在Alumina瓷器工厂,19
  • 范复粹范复粹(?-1657年),字玉坡,号清六,山东省登州府黄县(今山东省龙口市共城镇)人,明朝政治人物、进士出身。万历四十七年,登进士,授开封府推官。崇祯元年,担任监察御史,巡按江西。后升任大理寺