让你看到函数图象在无穷远处的样子

y = x2 似乎把 y = x 远远地甩在了后面,但为何当 x 无穷大时,二者能同时到达无穷?当 x 从有限大变为无限大时, 1 / x 的函数值是怎样慢慢变成 0 的? y = ex, y = xx, y = x! ,谁的函数值最先接近无穷? y = ln x, y = x · ln x, y = √x ,谁的函数值最后接近无穷?下面这个有趣的方法能直观地展示出函数图象在无穷远处的样子,进而回答刚才这些看似毫无意义的问题。

当 x 从 -π/2 连续地增加到 π/2 时, x 的正切值将会从负无穷连续地增加到正无穷。因此,为了展示出 y = f(x) 在无穷远处的样子,我们可以画出 tan(y) = f(tan(x)) 在 (-π/2, π/2) × (-π/2, π/2) 上的图象,也就是 y = arctan(f(tan(x))) 在 (-π/2, π/2) × (-π/2, π/2) 上的图象。最后得到的结果是什么样的呢?让我们一起来看看吧。

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用抛物线筛选质数

    今天见到一种看上去很帅的质数筛选法。在平面直角坐标系上画出抛物线 y = x2 的图像,然后标出抛物线上的所有格点(两坐标均为整数的点)。其中,只有点 (0, 0) 正好在 y 轴上,其余的点要么在 y 轴左侧,要么在 y 轴右侧。把 y 轴左侧除了 (-1, 1) 以外的所有格点与 y 轴右侧除了 (1, 1) 以外的所有格点相连,这些连线将自动避开 y 轴上纵坐标为质数的点。连接足够多的线条之后,质数就逐渐露了出来。

      

    这是因为, (-a, a2) 和 (b, b2) 的连线将经过 (0, a · b) ,这可以通过计算斜率的方法得到验证。这个颇具创意的质数筛选法叫做 visual sieve ,它是由 Yuri Matiyasevich 和 Boris Stechkin 提出的。

查看更多:
http://plus.maths.org/content/catching-primes
http://www.mathteacherctk.com/blog/2011/10/the-parabolic-sieve-of-prime-numbers/

几个令人惊叹的函数图像

    国外有人发现一个鲜为人知的古董级函数作图软件—— GrafEq 。这个软件只有 2M 大小,它的功能就只有一个:作出形如 x2 + y2 = 1 的二元等式或者不等式的图像。令人惊叹的是,这个软件的图像绘制能力异常强大, Mathematica 等大型专业数学软件完全不是它的对手。
    这个软件早就没再更新了。它的“最新版本”是 2.12 ,只支持 Windows 95 到 Windows XP 的系统,或者 PowerPC 7.12 到 MacOS 9.2 的系统,可见其年代久远。神奇的是,这个软件的官方网站依然健在,而且软件竟然也都能下载。如果你有幸还能装上这款软件,你将有机会重温一次 Windows 95 时代的软件安装画面。

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趣题:公司应该雇用多少员工?

    某大公司有这么一个规定:只要有一个员工过生日,当天所有员工全部放假一天。但在其余时候,所有员工都没有假期,必须正常上班。这个公司需要雇用多少员工,才能让公司一年内所有员工的总工作时间期望值最大?
    假设一年有 365 天,每个员工的生日都概率均等地分布在这 365 天里。

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趣题:不动点与线性代数

    假设 X 、 Y 是两个有限集合,f:X→Y 和 g:Y→X 是两个函数。求证:复合函数 g∘f 和 f∘g 拥有相同数量的不动点(也就是说 g(f(x)) = x 和 f(g(y)) = y 的解的个数相同)。

    下面先提供一个“正常”的解法。观察函数 g∘f 的不动点,可以看出它有以下两个性质:首先,如果某个 x 是 g∘f 的不动点,即 x = g(f(x)) ,那么 f(x) = f(g(f(x))),这就说明 f(x) 是 f∘g 的一个不动点;另外,如果 x1 和 x2 是 X 中两个不同的不动点,则函数 f 不可能把它们映射到 Y 中的同一个元素,否则 g 没办法把它分别还原成 x1 和 x2 。结合上面两点可以看出, f∘g 中的不动点至少和 g∘f 的一样多。

    同理,考察 f∘g 的不动点,可知 g∘f 的不动点至少和 f∘g 的一样多。这就说明了 g∘f 和 f∘g 拥有相同数量的不动点。

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