12 Feb

漫谈几何量子化

在查找量子化有关资料的时候,笔者查找到了一系列名为《漫谈几何量子化》的文章,并进一步查询得知,作者为季候风,原来发表在繁星客栈(顺便提一下,繁星客栈是最早的理论物理论坛之一,现在已经不能发帖了,但是上面很多资料都弥足珍贵),据说这是除正则量子化和路径积分量子化外的第三种量子化方法。网上鲜有几何量子化的资料,更不用说是中文资料了,于是季候风前辈的这一十五篇文章便显得格外有意义了。

然而,虽然不少网站都转载了这系列文章,但是无一例外地,文章中的公式图片已经失效了,后来笔者在百度网盘那找到其中的十四篇pdf格式的(估计是网友在公式图片失效前保存下来的),笔者通过替换公式服务器的方式找回了第十五篇,把第十五篇也补充进去了。(见漫谈几何量子化(原文档).zip

虽然这样已经面前能够阅读了,但是总感觉美中不足,虽然笔者花了三天时间把文章重新用$\LaTeX$录入了,主要是把公式重新录入了,简单地排版了一下。现放出来与大家分享。

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30 Jan

三个相切圆的公切圆:补充

文章《三个相切圆的公切圆》中,笔者讲到利用反演作三个相切圆的公切圆,那时要求三个圆要两两相切。后来思考了一下,发现不用这个条件,只要三个之中的一个圆与另外两个圆都相切即可。

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15 Mar

不求珍馐百味,但愿开水白菜

开水白菜 (1)

开水白菜 (1)

如果要用做菜来比喻人生的话,我觉得,人生最高的境界之一便是开水白菜。

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11 Jun

用PyPy提高Python脚本执行效率

《两百万前素数之和与前两百万素数之和》中,我们用Python求了前两百万的素数和以及两百万前的素数和,并且得到了在Python 3.3中的执行时间如下:

两百万前的素数之和:
142913828922
time: 2.4048174478605646

前两百万的素数之和:
31381137530481
time: 46.75734807838953

于是想办法提高python脚本的执行效率,我觉得在算法方面,优化空间已经比较小了,于是考虑执行器上的优化。在搜索的无意间我看到了一个名词——Psyco!这是python的一个外部模块,导入后可以加快.py脚本的执行。网上也有《用 Psyco 让 Python 运行得像 C一样快》、《利用 psyco 让 Python 程序执行更快》之类的文章,说明Psyco确实是一个可行的选择,于是就跃跃欲试了,后来了解到Psyco在2012年已经停止开发,只支持到Python 2.4版本,目前它由 PyPy所接替。于是我就下载了PyPy

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21 Apr

数独的自动推理

写在前面:作为离散数学的实验作业,我选择了研究数独。经过测试发现,数独的自动推理还不算难,我把两种常规的推理思路转化为了计算机代码,并结合了随机性推导,得到了一个解题能力还不错的数独程序。事实上,本文的程序还可以进一步优化,以得到更高能力的数独程序(只需要整理一下代码,加上几个循环和判断即可),但是我实在太懒,没有动力继续弄下去了,就这样先和大家分享吧。最后,笔者认为本文的算法是更接近我们的思维的算法。

数独简介

历史

相传数独源起于拉丁方阵(Latin Square),1970年代在美国发展,改名为数字拼图(Number Place)、之后流传至日本并发扬光大,以数学智力游戏智力拼图游戏发表。在1984年一本游戏杂志《パズル通信ニコリ》正式把它命名为数独,意思是“在每一格只有一个数字”。后来一位前任香港高等法院的新西兰籍法官高乐德(Wayne Gould)在1997年3月到日本东京旅游时,无意中发现了。他首先在英国的《泰晤士报》上发表,不久其他报纸也发表,很快便风靡全英国,之后他用了6年时间编写了电脑程式,并将它放在网站上,使这个游戏很快在全世界流行。

台湾于2005年5月由“中国时报”首度引进, 且每日连载, 亦造成很大的回响。台湾数独发展协会(Taiwan Sudoku Association, 简称 TSA)亦为世界解谜联盟会员。香港是在2005年7月30日由AM730在创刊时引入数独。中国大陆是在2007年2月28日正式引入数独。北京晚报智力休闲数独俱乐部(数独联盟前身)在新闻大厦举行加入世界谜题联合会的颁证仪式,成为世界谜题联合会的39个成员之一。(引用自“中文维基百科”: http://zh.wikipedia.org/wiki/数独

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25 Apr

当概率遇上复变:解析概率

每当看到数学的两个看似毫不相关的分支巧妙地联系了起来时,我总会为数学的神奇美丽惊叹不已。在很久以前,当我看到通过生成函数法把数论问题与复变函数方法结合起来,衍生出一门奇妙的“解析数论”时,我就惊叹过生成函数法的漂亮!可惜,一直都没有好好写整理这些内容。今天,当我在看李政道先生的《物理学中的数学方法》时,看到他把复变函数跟随机游动如鬼斧神工般了起来,再次让我拍案叫绝。最后实在压抑不住心中的激动,在此写写概率论和生成函数的事情。

数论与复变函数结合,就生成了一门“解析数论”,按照这个说法,概率与复变函数结合,应该就会有一门“解析概率”,但是我在网上搜索的时候,并没有发现这个名词的存在。经过如此,本文还是试用了这个名词。虽然这个名词没有流行,但事实上,解析概率的方法并不算新,它可以追溯到伟大的数学家拉普拉斯以及他的著作《分析概率论》中。尽管如此,这种巧妙漂亮的方法似乎没有得到大家应该有的充分的认识。

我觉得,即使作为一个简洁的计算工具,生成函数法这个美丽的技巧,也应该尽可能为科学爱好者所知,更不用说数学专业的朋友了。

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6 Jul

齐次多项式不等式的机器证明(差分代换)

在高中阶段,笔者也像很多学生一样参加过数学竞赛,而在准备数学竞赛的过程中,也做过一些竞赛题,其中当然少不了不等式题目。当时,面对各种各样的不等式证明题,我总是非常茫然,因为看到答案之后,总感觉证明的构造非常神奇,但是每当我自己独立去做时,却总想不出来。于是后来就萌生了“有没有办法可以通用地证明这些不等式?”的想法。为了实现这个目的,当时就想出了本文的技巧——通过牺牲计算的简便性来换取证明的有效性。后来,我虽然没有走上数学竞赛这条路,但这个方法还是保留了下来,近日,在和数学研发论坛的朋友们讨论不等式问题时,重新拾起了这个技巧。

此前,在本博客的文章《对称多项式不等式的“物理证明”》中,已经谈到了这个技巧,只是限制于当时的知识储备,了解并不深入。而在本文中,则进行拓展了。这个技巧在当时是我自己在证明中独立发现的,而现在在网上查找时发现,前辈们(杨路、姚勇、杨学枝等)早已研究过这个技巧,称之为“差分代换”,并且已经探究过它在机器证明中的作用。该技巧可以很一般化地用于齐次/非其次不等式的证明,限于篇幅,本文只谈齐次多项式不等式,特别地,是对称齐次多项式不等式,并且发现某些可以简化之处。

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9 Aug

素数之美2:Bertrand假设的证明

有了上一篇文章的$\prod\limits_{p\leq n}p < 4^{n-1}$的基础,我们其实已经很接近Bertrand假设的证明了。Bertrand假设的证明基于对二项式系数$C_n^{2n}$的素因子次数的细致考察,而在本篇文章中,我们先得到一个关于素数之积的下限公式,然后由此证明一个比Bertrand假设稍微弱一点的假设。最后,则通过一个简单的技巧,将我们的证明推动至Bertrand假设。

二项式系数的素因子

首先,我们考察$n!$中的素因子$p$的次数,结果是被称为Legendre定理的公式:

$n$中素因子$p$的次数恰好为$\sum\limits_{k\geq 1}\left\lfloor\frac{n}{p^k}\right\rfloor$。

证明很简单,因为$n!=1\times 2\times 3\times 4\times \dots \times n$,每隔$p$就有一个$p$的倍数,每隔$p^2$就有一个$p^2$的倍数,每隔$p^3$就有一个$p^3$的倍数,每增加一次幂,将多贡献一个$p$因子,所以把每个间隔数叠加即可。注意该和虽然写成无穷形式,但是非零项是有限的。

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