13 Aug

对称多项式不等式的“物理证明”

本文将再次谈到对称这个话题,不过这一次的对象不是“等式”,而是“不等式”。

在数学研究中,我们经常会遇到各种各样的函数式子,其中有相当一部分是“对称”的。什么是对称的函数呢?对称有很多种说法,但是针对于多元对称式,我们的定义为满足$f(x_1,x_2,...,x_n)=f(y_1,y_2,...,y_n)$的函数,其中$(y_1,y_2,...,y_n)$是$(x_1,x_2,...,x_n)$的任意一个排列。通俗来讲,就是将式子中任意两个未知数交换位置,得到的式子还是和原来的式子一样。例如$\sin x+\sin y$,把$x,y$交换位置后得到$\sin y+\sin x$,还是和原来的一样;再如$xy+yz+zx$,将y,z互换后可以得到$xz+zy+yx$,结果还是和原式一样;等等。有些对称的函数是一个n次的多项式,那么就叫它为n次对称多项式,上边的例子$xz+zy+yx$就是一个三元二次对称多项式。

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27 Aug

科学空间:2011年9月重要天象

秋高气爽的九月,天象剧场也逐渐热闹起来。秋分前后的夜晚,是一年中偶发流星出现最为频繁的时段。尤其是到了后半夜,如果赶上晴天,每小时看到二三十颗偶发流星都不成问题。与此同时,秋夜星空也不乏看点,美丽的仙女座星系M31肉眼可见,三角座星系M33等深空天体也是天文爱好者热衷的观测目标。除此之外,天王星将于本月迎来冲日,观测条件较好。

9月12日,我们又会迎来今年最重要的节日之一——中秋节。届时,不论您是身在他乡为“异客”,或是在家陪伴着亲人,BoJone都愿与你一起“举头望明月”。在此提前预祝大家中秋快乐、美满、团圆!

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21 Aug

有理直角三角形的面积能否为整数?

这是一个古老而有趣的问题,但在引入这个问题之前,我们首先来看一个简单的问题:

整数边直角三角形的面积能否为一个完全平方数?

答案是不能。我们可以举一些例子来检验一下,例如边长为3,4,5的直角三角形面积为6,6不是一个平方数;再如边长为5,12,13的直角三角形面积为30,30也不是一个平方数...当然,数学的最近目的是要求严格证明,而不是简单举例,否则就只得称为不完全归纳,这样得出来的是一个猜想,而不是“定理”,就好象著名的“哥德巴赫猜想”...本文我们将试图证明这个命题。

我们稍后还会发现,这个问题和以下问题是等价的:
是否存在一个面积为1的三边长都是有理数的直角三角形?

更让人意外的是,这个问题也等价于方程$x^4+y^4=z^4$并没有整数解,换句话说,我们要证明n=4时的“费马大定理”

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29 Aug

三角半分正方形

印象中我在初一曾从一个美术生好朋友那里学到了一个画椭圆的方法:选取一个矩形,取一组邻边的中点,连接并切除得到的三角形;在剩下的五边形中,继续取邻边中点,连接,切除,得到一个如下图的图形;然后作一个尽可能与下图AG、GH、HI、IJ相切的弧,这个弧就大概为四分之一的椭圆了。

椭圆的美术画法

椭圆的美术画法

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30 Sep

天宫一号成功发射!

昨晚九点十六分(据说准确时间是2011年9月29日21时16分03.507秒),天宫一号升空!

天宫一号发射

天宫一号发射

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23 Oct

2011年全国高中数学联赛

16日开考。我们15日出发,坐了将近五个小时的车到惠州(第八中学)参加考试。然而让我很无奈的是,虽然之前做了一定准备,这次考试发挥出奇的差,所以,拿奖只是个梦...^_^

后来才发现,我很悲剧地考了A卷,再看一下B卷的题目,发现那更合我胃口,更无语了...难道是运气在上一年用光了?

其实物理竞赛更适合我,只是那偏远的地方连资格都被忽略了...

不再说什么了,还是老老实实在科学空间与大家分享、讨论科学问题更开心。

下面附上今年的联赛题目:

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18 Nov

[欧拉数学]黎曼ζ函数

欧拉数学的魅力在于,它运用类比的方法,把各个看似毫无关联的领域联系了起来,生动而巧妙地得出了正确的结果。他对$\frac{1}{1^2}+\frac{1}{2^2}+\frac{1}{3^2}+\frac{1}{4^2}+...=\frac{\pi^2}{6}$的计算便是一个典型的例子。虽然论证过程未必严谨,但是那“神奇”的推导已经令我们拍案叫绝,而且往往发人深思。这种效果通常是严格论证难以实现的,它不仅给予我们答案,而且还给予了我们启迪:新的思想,新的方向;有时,它还揭示了各个学科之间内在而深刻的联系。下面我们来观察一下数论中的“黎曼ζ函数”和“金钥匙”!

黎曼ζ函数指的是:
$$\xi (s)=\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^s}=\frac{1}{1^s}+\frac{1}{2^s}+\frac{1}{3^s}+\frac{1}{4^s}+...$$
本来s应该是一个实数,但是将复分析引入数论后,将s推广至复数具有更大的研究价值。

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19 Nov

[欧拉数学]素数倒数之和

上一篇文章我通过欧拉数学的方式简单地讲了数论中的“黎曼ζ函数”和“金钥匙”。事实上,这把“金钥匙”与很多问题之间的联系已经被建立了起来,换句话说,“金钥匙”已经插入到了相应的“锁孔”中,数学家的工作就是要把这个金钥匙“拧动”,继而打开数学之门

接下来我们看看如何证明所有素数的倒数之和发散的。在入正题之前,我们得需要看一个引理

无限数列${a_n}$的每一项都大于0,那么$\sum\limits_{n=1}^{\infty} a_n$与$\prod\limits_{n=1}^{\infty} \left(1+a_n\right)$的敛散性相同。换句话说,两者互为充分必要条件!

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