16 Oct

以自然数幂为系数的幂级数

$\sum_{i=0}^{\infty} a_i x^i=a_0+a_1 x+a_2 x^2+a_3 x^3+...$
最近为了数学竞赛,我研究了有关数列和排列组合的相关问题。由于我讨厌为某个问题而设计专门的技巧,所以我偏爱通用的方法,哪怕过程相对麻烦。因此,我对数学归纳法(递推法)和生成函数法情有独钟。前者只需要列出问题的递归关系,而不用具体分析,最终把问题转移到解函数方程上来。后者则巧妙地把数列${a_n}$与幂级数$\sum_{i=0}^{\infty} a_i x^i$一一对应,巧妙地通过代数运算或微积分运算等得到结果。这里我们不用考虑该级数的敛散性,只需要知道它对应着哪一个“母函数”(母函数展开泰勒级数后得到了级数$\sum_{i=0}^{\infty} a_i x^i$)。显然,这两种方法的最终,都是把问题归结为代数问题。

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23 Oct

科学空间:2010年11月重要天象

2009leo-songjian

2009leo-songjian

十一月夜空的主角,将是几个颇具看点的流星雨,南、北金牛以及狮子座流星雨的极大非常值得期待。当然,这段时间观测条件最好的行星还是木星,而到了月底,水星和金星的观测条件也将逐渐转好。其中水星是昏星,日落后在西方的低空中隐约可见,而金星作为晨星将在日出前出现在东方天空中,亮度可达-4.6等。

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22 Oct

未来的天地枢纽——太空天梯

开发太空天梯

开发太空天梯

漫话
BoJone认为,科学的意义并非在于无休止地计算,而是利用有限的科学理论来解释尽可能多的自然、生活现象。正因如此,科学家们追求和谐、简洁、优美的科学理论。科学就是想方设法地把未知变成已知,并在此基础上进一步发展。

随着媒体技术的发展,我们接触信息的渠道越来越多。每每我们从互联网或报纸上看到一则科学新闻时,我们几乎都会为之兴奋。但是,外行看热闹,内行看门道。对于真正热爱科学的朋友来说,也许会更加感兴趣新闻内容的来由。也就是说,我们希望进一步了解结论是怎样得出来的——哪怕只是在很浅的层面上认识。

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24 Oct

太阳帆技术的粗浅分析

IKAROS-帆面示意图

IKAROS-帆面示意图

如果说建造天梯对于我们来说遥不可及的话,那么利用太阳帆技术进行太空航行可以说是“近在眉睫”了。通过《天文爱好者》上面的文章,我们能够对太阳帆的技术以及发展有了相当的了解。但是,这仅仅知道了“What(是什么)”和“How(怎么样)”,却还不知道“Why(为什么)”。现在尝试利用我们已经接触过的物理和天文知识,来对太阳帆技术进行一个浅层面的分析。

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30 Oct

11月03日美国“发现号”航天飞机“绝唱”

美“发现”号航天飞机将于11月踏上绝唱之旅

美“发现”号航天飞机将于11月踏上绝唱之旅

美国航天局29日说,由于“发现”号航天飞机右侧轨道操控系统的加压部分发现两处氦气泄漏,其发射日期将被推迟一天。

“发现”号原计划美国东部时间11月1日发射升空。根据美国航天局最新安排,其发射将推迟到11月2日16时17分(北京时间3日4时17分)。这将是“发现”号计划中的绝唱之旅,也是美国航天飞机今年最后一次飞行任务。

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30 Oct

“天地图”试用——很细致,有瑕疵

刚才在报纸上看到了一个由国家测绘局建设的中国公众版国家地理信息公共服务平台“天地图”网站,而且被称为“中国自主研发的网络地图服务网站”(注意:“天地图”的自主知识产权主要体现在在线服务软件产品方面,卫星影像数据是通过商业合作的方式使用了来自不同商业卫星的影像数据。)

马上使用,由于我的家乡的偏远,因此在很多电子地图上的显示都不理想,用此来测试显然是最佳选择。以下是结果

BoJone的家乡

BoJone的家乡

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6 Nov

这个星期对微分方程的认识

这个星期研究了两道微分方程问题:“导弹跟踪”以及“太阳炉”问题。从中我加深了对微分方程的理解,也熟悉了微分方程的相关运算。仅此记录,权当抛砖引玉。

一、微分方程的本质

很多读者都知道,自从牛顿和莱布尼兹发明微积分之后,微积分就迅速地渗透到了几乎所有的学科,后来发展出许多出色的分支,如变分、微分方程等。众所周知,微分方程是解决很多重要问题的工具。不知道各位读者对微分及微分方程的认识如何?其实对于常微分方程而言,它的本质和我们已经学习过的代数方程一样,只不过相互之间的对应运算关系除了常规的加减乘除幂等之外,还多了两个相互关系:微分和积分。例如对于一阶微分方程$\dot{y}=f(x,y)$,也许大家都认为它是一个二元方程,其实不然,这是一个“四个未知数、三道方程”所组成的方程组,我们可以将它写成

$$dy=f(x,y)dx,y=\int dy,x=\int dx$$

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6 Nov

警察捉贼,追牛问题,导弹跟踪

王二小的牛跑了,当他发现时,牛在他正南方300米。且一直向正西方向匀速的跑,王二小立即追牛,他不是朝着一个固定的方向,而是每时每刻都朝着牛的方向跑,且速度是牛速度的4/3倍。当他追上牛时王二小共跑了多远?

问题分析

米拉斯反潜导弹

米拉斯反潜导弹

咋看起来,追牛和导弹是风牛马不相及的两件事:一个是生活小事,一个是物理问题,怎么能够扯到一块呢?

回想一下平时警察抓小偷的过程。警察不是物理学家,不会也可不能先去研究小偷的逃走路线函数,然后设计最小追赶时间的路程吧?那么,在不能预知小偷逃跑路线的前提下,警察要怎样捉小偷呢?很简单,盯死他!是的,只要你以更快的速度,一直朝着他跑,总能够追到的。继续联想下:要想用导弹跟踪摧毁一首敌舰,不也是只能够采用这种方式吗?回看文章开始的“追牛问题”,本质上不是一样的吗?以下是上海交大提出的导弹跟踪问题:

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