科学空间|Scientific Spaces

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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莱昂哈德·欧拉

作为数学史上最高产的数学家（似乎没有之一），欧拉的研究几乎涉及了所有数学领域，包括数论、图论、微积分等，同时他还是一个物理学家，他与拉格朗日首创的变分法使得经典力学的研究达到了一个新的高度。欧拉具有惊人的计算能力和数学直觉，这对他的数学研究帮助极大。现在在很多领域，我们都可以看到不少以欧拉命名的公式、定理。欧拉在数学上极为高产，而且得出了相当多的正确结论，但其中有相当多的结论只是来源于他的数学直觉（创造性思维）以及类比推理，这并非欧拉不追求严谨，而是由于当时数学知识的局限性，难以严密化。还有，研究的顺序是：先得出答案，然后才论证答案！

再者，创造性思维往往令人叫绝，能更加促进我们的思维能力。过多地考虑严格性和技术细节，通常都妨碍了我们得出正确的答案。正如《解题的艺术》中说道：粗略而有灵感的思想可能会引出严格证明；而有时，严格的证明会完全淡化论证的精髓。因此，我们不必在意欧拉证明的不严谨，反而，它是一次完美的视觉与思维享受。正因如此，一些绝妙、非严密、（在某种程度上）不正确的但同时得出了正确结果的数学论证，就被称为“欧拉数学”。事实上，任何人、任何研究都必须经过“欧拉数学”这一不严密的早期阶段。

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下面是一条关于凸多面体的面、顶、棱公式，它属于拓扑学的内容，我们称之为“欧拉公式”。（当然，公式是欧拉的，论证过程只是笔者粗糙地给出的）。

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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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1798年法国数学家勒让德提出：
$$\pi(n)\sim\frac{n}{\ln n}$$

这个式子被成为“素数定理”(the Prime Number Theorem, PNT)。它表达的是什么意思呢？其中$\pi(N)$指的是不大于N的素数个数，$\frac{N}{\ln N}$是一个计算结果，符号~叫做“渐近趋于”，整个式子意思就是“不大于N的素数个数渐近趋于$\frac{N}{\ln N}$”；简单来讲，就是说$\frac{N}{\ln N}$是$\pi(N)$的一个近似估计。也许有的读者会问为什么不用≈而用~呢？事实上，~包含的意思还有：
$$\lim_{N-\infty} \frac{\pi(N) \ln N}{N}=1$$

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昨天一个QQ好友让我帮忙解决一道物理题目：

长为L的均匀木杆重Q，在木杆上离A端L/4处放有一重为Q/2的重物，平衡时，木杆AB与水平面的夹角θ有多大？

木杆平衡

看上去挺有趣的。于是我先记了下来，今天早上思考了一会儿，得出了下面的结果。其中我解答并没有直接受力分析，而是用了我们之前已经谈到过的“最小势能原理”：平衡系统中的势能必取极（小）值。

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不少关心科学空间的朋友都提到过关于背景音乐的建议。能听到大家对科学空间的建议，BoJone感到非常开心，无奈前些时间一直无时间改进。今天趁着假期抽时间弄了一下。

首先把播放器更换成了一个免费的网页falsh播放器：Flash Mp3 Player。这个播放器比微软的功能稍稍强一些，而且支持断点续播（当你刷新网页后不是重新播放，而是从之前的位置），并且由于是Flash平台，可以直接在Firefox等支持Flash的浏览器播放。

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对于教育界来说，在二月自招是一个热门的话题。各个高效的自主招生考试都在二月如火如荼地开始了。前几天山东大学的考试以及复旦大学的“千分考”都已经进行了，明天“北约”和“华约”都将举行它们的自招笔试。BoJone作为去年夏令营营员的一份子，也有机会去参加北大的笔试。

由于明天八点就开始考试了，所以我得提前一天出发。已经看过前几年的题目和一些模拟题，我知道难度还是有的，心情也有些忐忑。毕竟这是一次“小高考”般的考试。但是情绪波动却不会很大。在过去的一两年里，我已经经历了许许多多（尤其是考试），偶尔有一些零碎的成功，但更多的是失败，于我而言，最重要的，是经验、体验。在人生的每一个驿站上，停留，赏景。

其实，真正快乐的不是成绩，而是用心投入到科学中，为自己取得一点点微不足道的成绩而高兴。

没有什么事情是不可挽救的，我欣赏刘欢的《从头再来》：心若在，梦就在，天地之间还有真爱；看成败，人生豪迈，只不过是从头再来...人生值得后悔的事情太多，也太少。

加油！

其中前六题是选择题，具体情况记不起来了，其实也是挺简单的。不过有兴趣的朋友可以在本文的PDF附件查阅到试题（来自“空念远兮”数学网站）。

对了这个PDF文件的参考答案之后，BoJone发现我的选择题全对。而后三道大题我只做了最后两道，解法也和PDF中的不大一样，在此写出来与大家讨论。

1、求证：内角相等的圆内接五边形是正五边形。

这道题是我在最后十五分钟做出来的。一开始想到很多复杂的定理方法，后来发现它可以很简单证明。

如图是一个满足题目条件的五边形。

五边形

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