23 Jun

费曼积分法——积分符号内取微分(3)

由于自行车之旅的原因,这篇文章被搁置了一个星期,其实应该在一个星期前就把它写好的。这篇文章继续讲讲费曼积分法的一些例子。读者或许可以从这些不同类型的例子中,发现它应用的基本方向和方法,从而提升对它的认识。

例子2:

$$\int_0^{\infty} \frac{\sin x}{x}dx$$

这也是一种比较常见的类型,它的形式为$\int \frac{f(x)}{x}dx$,对于这种形式,我们的第一感觉就是将其改写成参数形式$\int \frac{f(ax)}{x}dx$,这样的目的很简单,就是把分母给消去了,与$\int \frac{x}{f(x)}dx$的求积思想是一致的。但是深入一点研究就会发现,纵使这样能够消去分母,使得第一次积分变得简单,但是到了第二次积分的时候,我们发现,它又会变回$\int \frac{f(x)}{x}dx$的积分,使我们不能继续进行下去,因此这个取参数的方法大多数情况下都是不行的。

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3 Jul

求多边形外角和的绝妙方法!

如图是一个三角形,要求三角形的外角和。外角和定义为“多边形每一个内角的补角之和”,比如这里的∠DAC+∠FCB+∠EBA。当然,这里一般指的是凸多边形。

三角形的外角和 (1)

三角形的外角和 (1)

显然,这并不是一个什么大难题,答案是360度,方法有很多,直接用内角和公式计算、想象成旋转一周甚至你亲自去测量一下都行。但我觉得最妙的方法无疑是下面的方法。

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6 Jul

椭圆内的一根定长弦(化圆法)

在上一篇文章《抛物线内的一根定长弦》中,我们解决了抛物线内的定长弦中点轨迹问题,那还算是一个比较简单的问题。虽然同是圆锥曲线,但把同样的问题延伸到椭圆上,却不是那么简单了。因为椭圆的轨迹方程的x,y坐标通过平方相互“纠缠”在一起,不像抛物线方程那样可以容易分离开来(指的是分离成$y=f(x)$的形式)。BoJone尝试了若干种方法,还是难以把它的轨迹求出来。最后通过“化圆法”,终得轨迹方程。

椭圆内的定长弦1

椭圆内的定长弦1

所谓化圆法,就是将椭圆通过拉伸变成一个圆,利用圆的性质来解决一些问题。众所周知,相比椭圆,圆具有相当多的简单性。这是我高考前研究各种各样的高考圆锥曲线题时,所总结出来的一种方法。有时候,把椭圆拉伸为圆后,结论就相当显然了;同时,圆作为一个特殊的椭圆,椭圆的一般结论,放在圆上自然也是成立的。所以要研究椭圆问题,不妨先研究它的特例——圆问题;另一方面,利用圆的对称性等等,也可以大幅度地减少计算量,所以BoJone很喜欢这个方法。更想不到的是,它居然在求本文的轨迹时派上用场了。

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18 Jul

科学空间终于恢复访问了!

经过10天的抢险维修,数据中心机房开始逐步恢复运行。科学空间也能够正常访问了!激动中...^_^

这是科学空间建立以来,宇宙驿站服务器所经受的最大一次灾难了,中断时间是迄今为止最长的一次。大量的天文科普网站都被中断,原因很简单,它们和科学空间一样,都把网站寄放在宇宙驿站服务器上。除了科学空间,中断访问的还有牧夫天文论坛、星友空间站、空间天文网等等。

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18 Jul

【翻译】庆祝希格斯玻色子的最终发现!

计算机模拟的希格斯粒子(“上帝粒子”)衰变

计算机模拟的希格斯粒子(“上帝粒子”)衰变

笔者:对于科学界来说,七月份最重大的事情莫过于在LHC我们终于发现了希格斯玻色子的踪迹。BoJone到《新科学家》网站上选取了一篇文章进行翻译,让大家了解其中的一些事情。当然,发现这个希格斯玻色子已经是七月四号的事情了,现在已经是非常迟到了,中间的原因就是宇宙驿站的故障了......迟到总比没到好,现在发出来,与大家共勉。翻译得不好,请指出毛病,高手见笑了^_^

庆祝希格斯玻色子的最终发现!

作者:日内瓦的CERN 的Celeste Biever 2012年7月4日

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20 Jul

“未解之谜”:为何不讲中点矩形法则?

前言

在之前的一些文章中,我们已经指出过现行教材的一些毛病。比如主次不当(最明显的是那些一上来就讲线性方程组的线性代数教程)、缺乏直观性、缺少引导性等,我想其中最主要的原因可能是过于随大流了,别人怎么编我们也跟着怎么编,缺乏自己的观点和逻辑,因此导致一些常见的毛病就一直流传了下来。也许正因如此,就导致了有那么一种奇怪的现象——明明有一种计算量少的、精确度高一些的方法,教科书几乎从未提及;另外一种计算量稍大、精确度稍低的方法,但每一本同类教科书都讲述了它。不能不说这是一个“未解之谜”......

本文要讲的就是这样的两种方法,它们分别是用来求定积分近似值的“中点矩形法则”和“梯形法则”。对于后者我想绝大多数学习过微积分的朋友都会有印象,它就是那个几乎出现在了所有微积分教材的方法;而前者我相信不少读者都未曾听闻,但让人意外的是,它的计算量稍低,精确度却稍高。本文就简单介绍这两种方法,并且比较它们的精度。而本文的独特之处在于,证明过程沿用了《复分析:可视化方法》的思路,使用几何方法漂亮地估计误差!

我们的目标是在难以精确计算的情况下,通过一定的方法求出$\int_a^b f(x)dx$的近似值,这些方法基本上都是利用了积分即面积的思想。

两种不同的方法

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25 Jul

“韦森特”来袭

昨天清晨,台风“韦森特”正式来袭我们新兴,话说凌晨三点我已经被风声吵醒了。大概7点钟起床,刚好是台风最抢镜的时候,猛烈地刮呀刮,声音有点像卡车启动的声音......

昨天一整天断电,上午还断了固定电话(农村地区是这样的啦,断电是整体的,台风刮倒了电线杆;断电话是我自己家的问题),中午的时候,固话却自动连上了,郁闷中。下午风雨都基本停下来了,妈妈和我们就出去收拾“残局”,被风刮倒的东西可真不少,尤其是我家门口的两个小棚,惨不忍睹;还有门前的一些盆栽、菜、树等,都倒下了不少。三个人爬上爬下,慢慢维修、收拾。

晚上还是没来电,也好,很久没有尝试过烛光晚餐了。九点多钟的时候,电来了,但是又是一番故障——其他人家中的电都很正常,就我这里灯泡很暗、日光灯启动不了,明显是电压不够的问题。没办法,只好硬着头皮抢修了,排除了很多原因,最后甚至从隔壁家搭电过来,发现我们家的灯还是那么暗(电压不足的问题没有解决)——这说明只有一个可能了,外部电路都没有故障,是我家的内部电路出了问题,猜想某个地方串联了一个用电器分去了电压。但是电线都镶进墙里了,这么黑根本维修不了,没办法,先睡觉了。

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25 Jul

我的大学,我的未来

华南师范大学 校徽

华南师范大学 校徽

高考早已成为了历史,报考、录取等也已经成为了过去,由于高考发挥不大好,所以最终我进了华南师范大学的数学勷勤创新班,在石牌校区(华师本部)的数学科学院

有人曾问我考得这样的成绩遗憾吗?我说的确会有些遗憾,毕竟当初很有大志地冲着更加名牌的大学;不过要是问我后不后悔这样过了高三,我会坚决地说绝不后悔,而且我会非常高兴我是这样过了。(备考、研究、玩闹......)不管怎样,我会好好把握在大学的日子,专心研究,细细品味。我不相信一个大学就可以决定我的人生,但我肯定我的大学将会是我人生中重要的一部分。

要问我未来的计划,我只能说没有什么计划。是呀,未来这么远,这么“混沌”,怎么可能预测的了呢?不过还是可以“定性”地估计一下大概方向的,以后就想做研究型的工作,虽然学习的是数学,但还是努力将其结合物理一起来学吧。所以以后可能从事物理或数学相关工作,当然,要是这些都实现不了的话,我还可以去当一个老师,毕竟,教育也是我挺有兴趣的领域(尤其是看了宝莱坞的《三个傻瓜》之后)。如果自己不是人才,就希望能够培养一些人才出来^_^。

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