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有趣的π和特别的5

2021-01-20华腾飞

少儿科技 2021年3期
关键词:加德纳素数根式

华腾飞

看到这个题目,大家可能不以为然:π确实有趣,可5有什么特别,5不就是一个普通数字吗?

生活中,我们在身边总能看到5。例如,我国的国旗上有5颗五角星;正常人的每只手有5个手指,每只脚有5个脚趾;人民币的面值有50元、5元和5角;世界通用的乐谱是五线谱;刻度尺上表示5的倍数的刻度与其他刻度有所区别;色彩斑斓的无脊椎动物海星,一般有5条腕;梅花、桃花等很多常见的花一般有5片花瓣……

在数学世界里,5也很常见,而且确实有点特别。二次方程、三次方程、四次方程一般可以用根式求解,但五次方程一般不能用根式求解;正多面体有且只有5种,即正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体、正二十面体;5作为素数,和它前面的素数3相差2,这类相差2的两个素数叫孪生素数,3和5是最小的孪生素数……

看了下面的内容,你们更会感到5的特别,也许还会觉得非常惊讶。

美国知名数学家与数学科普作家马丁·加德纳,曾经在著作《矩阵博士的魔法数》中描述了一个人物——矩阵博士。这位博士说的很多话乍一听有些荒诞,可人们后来发现这些话都是正确的。加德纳在书中采用欲抑先扬的办法,故意先把主人公矩阵博士吹得神乎其神,然后翻开矩阵博士的底牌,揭露其骗术,不遗余力地批判、破除各式各样的迷信思想。

其实,矩阵博士之所以能说出一些具有预言性质的话,是因为他懂数论、抽象代数。他将数字进行巧妙组合,找到其中的规律。例如,π的前8位数是3.1415926,它的第五位数恰好是5,“语不惊人死不休”的矩阵博士说π的第一百万位数也是5。随着计算机的更新换代,现在求π值的纪录不断被刷新,人们发现π的第一百万位数果真是5。

我们一起来做一个十分有趣的数学游戏:任意选两个非零的实数,如π和76,并准备一个能显示8位以上数字的计算器;取第一个数π的值为3.1415926,把第二个数76加1后作为被除数、π作为除数,做除法运算,即(76+ 1)÷3.1415926≈24.509861(结果取前8位数,以下均同);把24.509861作为第三个数,将它加1后除以第二個数,即(24.509861+1)÷76≈0.3356560,得到第四个数0.3356560;把第四个数加1,除以第三个数,即(0.3356560+1)÷24.509861≈0.0544946,得到第五个数0.0544946;把第五个数加1,除以第四个数,即(0.0544946+1)÷0.3356560≈3.1415931,得到第六个数3.1415931。

对3.1415931这个数,你们是不是觉得非常眼熟?对,除去第七位数3和第八位数1(它们不是2和6,可能是因为我们在前面计算时采用了约数),它竟然与第一个数π的前六位数相等,都是3.14159。下面还有更奇妙的呢!

我们按上述方法继续计算,可以得到第七个数76.000064,它与第二个数近似;得到第八个数24.509878,它与第三个数近似……

仔细看上面的例子,我们可以发现其中的规律:5是一个循环周期,每个数与从其往后数的第5个数近似。这是不是有些不可思议?你们也许认为π和76作为第一个数和第二个数是我精心挑选的,才会出现这样的结果。实际情况并非如此。你们可以任选两个非零的实数,按照上面的方法计算,一定会得到同样的结果。

对于π和5,大家如果继续深入探究,说不定会有更新、更奇妙的认识。到时候,你们千万不要忘了告诉我哟!

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