数学巧合

✍ dations ◷ 2025-11-05 15:39:39 #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

  • 类囊体膜类囊体是叶绿体或蓝绿藻中的一种单层膜囊状结构,是光合作用中光反应进行的场所。类囊体的存在增大了叶绿体的膜面积,从而增大了受光面积。类囊体(Thylakoid)一词源于希腊文“thy
  • 景教基督像绢画残片藏经洞基督像(英语:Fragment of a Christian Figure)是一幅出土于莫高窟藏经洞的唐朝景教基督像绢画,或绢旗,已残破,现藏英国伦敦大英博物馆。其上所绘人物,貌似沈思的菩萨,右手举起
  • 水文地理学水文地理学是研究水的性质、分布、循环、运动变化规律及其与地理环境、人类社会之间相互关系的科学。地球表层的水,经过约35亿年的积聚和演变,逐渐形成了今天的水圈。水圈中的
  • 鼠鸟目鼠鸟科(学名:Coliidae)是鸟纲鼠鸟目(Coliiformes)仅有的一个科,共2属6种。这个目的鸟形态像啮齿类,被笼统地称为鼠鸟,仅分布撒哈拉沙漠以南的非洲大陆。鼠鸟目的鸟曾在广阔的范围分
  • 道教台湾道教信仰人口以及影响力相当深远,因此中华民国为亚洲区道教最兴盛的国家之一。道教,广义地说,就是以“道”教化众生,在河洛古代,诸子百家都将自己的理论和方法称之为“道”,儒
  • 飞鱼科技飞鱼科技国际有限公司,简称飞鱼科技国际和飞鱼科技(英语:Feiyu Technology International Company Ltd.,港交所:1022),在2009年,由姚剑军(董事长及首席执行官)、毕林、林加斌、林志斌
  • 切诺基国家森林切诺基国家森林(英语:Cherokee National Forest)是美国的一处国家森林,1920年6月14日建立,位处田纳西州,占地面积655,598英亩(2,653.11平方千米),最近的城市为约翰逊城。
  • 简廷芮简廷芮(Dewi Chien,1992年3月9日-),是台湾女演员、女歌手和节目主持人。现为台湾女子团体Dears成员。2006年她参加《模范棒棒堂》、《我猜我猜我猜猜猜》等综艺节目,清新脱俗的气
  • 浅野琉璃浅野琉璃(日语:浅野 るり,2月18日-),日本女性声优。岐阜县出身。
  • 饭包南山瀑布饭包南山瀑布位于宜兰县南澳乡饭包南山东南东方山麓溪谷。瀑布由标高约780米的崖壁上直落至640米处的溪谷,落差约140米。瀑布水量丰沛,规模可媲美日本三大名瀑中的那智瀑布,相