满足xy恰有k个约数的(x,y)所组成的图形

刚才在这里看到了如题所说的图像,立即想到用 Mathematica 验证一下。我选出了几个个人比较感兴趣的 k ,再用一句话便可输出所有对应 k 的图像:

kArray = {2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 36, 50};
For[i = 1, i <= Length[kArray], i++,  Export["F:\" <> ToString[kArray[[i]]] <> ".png",
  ArrayPlot[Table[Boole[Length[Divisors[x*y]] == kArray[[i]]], {x, 1, 400}, {y, 1, 400}],
   PixelConstrained -> {1, 1}, Frame -> False]]];

 
当 k=2 时,由于只有素数才有两个约数,因此所有点都是形如 (p, 1) 或者 (1, p) 的点,其中 p 为某个素数:

Read more…

令人敬畏的数学:整系数多项式的根在复平面上的图像

    Dan Christensen发现,把所有次数不超过5的、系数在-4到4范围内的整系数多项式的所有根描绘在同一个复平面上,你会看到一个异常壮观的画面。图中的每个灰色点代表某个二次多项式的一个根,蓝色点代表三次多项式的根,红色代表四次多项式的根,黑色代表五次多项式的根。水平线代表实轴,0和±1的地方有很明显的空洞;竖直方向是虚轴,每个单位根处也都有明显可辨的空洞。

Read more…

Runge现象:多项式插值不见得次数越高越准确

    今天学到了一个新的名词,Runge现象。1901年,Carl David Tolmé Runge意外地发现,用差值插值多项式逼近函数f(x)=1/(1+25x^2)时出现了一些反常的现象。如图,灰色的粗线就是Runge函数在[-1,1]上的图象。蓝色虚线是过[-1,1]上的6个等距点所得到的5次多项式,红色虚线是过[-1,1]上的10个等距点所得到的9次多项式。可以看到,当次数变高时,插值多项式反而变得更不准确。

Read more…

趣题:连续函数上的水平线段

    连续函数f(x)满足f(0)=0且f(1)=0。证明,总能在[0,1]中找到两个数a和b满足b-a=1/2且f(a)=f(b)。换句话说,我们总能画出一条长为1/2的水平线段,它的两个端点都在函数f(x)上。
    这个证明再次用到了我们上次提及的零点定理。考虑f(1/2)的值,如果它也等于0,我们的问题就直接解决了。无妨设f(1/2)>0,那么考虑f(x+1/2)-f(x)的值:当x=0时,该值为一个正数;但当x=1/2时,这个值变成了一个负数。这表明,在x从0增长到1/2的过程中,一定有某一刻使得f(x+1/2)-f(x)恰好为0。

    我们接下来的问题是,除了长为1/2的横线段始终存在以外,还有哪些长度值具有相同的性质?下面我们证明,对任意一个正整数n,长为1/n的横线段也总是存在的。

Read more…

为什么人们往往不愿承担风险?风险规避的科学解释

    假设你有两份工作供你选择:工作一,有1/2的概率获得1000块钱,有1/2的概率获得2000块钱;工作二,百分之百地能稳拿1500块钱。虽然看上去两种选择的平均收入都一样,但是人们往往更愿意选择后一份工作,尽可能避免前一种工作所带来的风险。为什么面对期望收入相同的事件,人们往往愿意选择风险更小的那一个呢?前几天我去听微观经济学的课时,学到了解释该现象的一个非常有趣的科学模型(经济学大牛请直接无视掉)。

    这里,我们有一个重要的假设:收入的边际效用是递减的。换句话说,增加同样多的收入,低收入者主观上会感觉自己收益了很多,本来就是高收入的人则觉得这点儿收入算不了什么。人们往往会觉得,收入从1000块钱增加到2000块钱所带来的幸福感,要远远大于收入从8000块增加到9000块所带来的幸福感。因此,如果把个人收入和它给人带来的效益画成一条曲线的话,大致就如图中的那条蓝色曲线。

   

    假如你获得了1000元钱,你主观上获得的收益就用A点来表示;假如你获得了2000元,你主观上的收益就在B点。因此,工作一带给你的平均效用就用A和B的中点C来表示。但是,如果我直接就给你1500块钱,你将会得到一个大于C的效用D。这表明,直接选择工作二所带来的效用要高于工作一带给你的平均效用,自然人们都会选择工作二了。因此经济学中有这样一个定理,如果一个人认为自己收入的边际效用是递减的,那么这个人就是一个风险规避者。对于期望收入相同的两件事来说,他愿意去做风险更小的那一件。

Read more…