这些序列都是自相似序列……

    如果说数学家是魔术师的话,无穷就是一根最强大的魔杖。在Manfred Schröder的一篇题为Fractals in Music的论文里,作者提到,把每个正整数对应的二进制数中“1”的个数依次写下来,得到的数列有一个很神奇的性质:划掉所有的奇数项,得到的序列仍然是整个序列本身。

十进制数  1   2   3    4    5    6    7     8     9    10    11    12    13    14
二进制数  1  10  11   100  101  110  111  1000  1001  1010  1011  1100  1101  1110
1的个数   1   1   2    1    2    2    3     1     2     2     3     2     3     3
取偶数项      1        1         2          1           2           2           3

    最初我是在《算法艺术与信息学竞赛》里见到这个东西的,当时硬是被震撼住了。这样的序列叫做“自相似序列”,意思是说自己的一部分等于本身。注意到,这个“自相似”可以无限制地进行下去。再次取出所得的序列中的偶数项,结果还是与最初的序列一样;再这样做下去做无数次,每一次的结果都会与原始序列相同。也就是说,无穷里面包含了无穷多个规模不同的无穷,并且所有这些无穷都和原来完全相同。不过呢,仔细一想你会发现这个一点也不奇怪,奥妙就在于,n和2n的二进制表达中唯一的差别就是末尾的那个“0”。

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关于0.9999….=1的证明

    某日凌晨4点多,网友Superwyh发来短信说,他梦到了这样一个颇具启发性的问题:如果我们能够证明两个数之间不存在其它的数,这是否足以说明这两个数是相等的?正好当时我还没睡,稍微想了一下,发现这个命题是成立的,因为它的逆否命题显然成立。倘若两个数不相等,那它们之间一定能够插入其它的数(例如这两个数的算术平均值);反过来,如果两个数之间无法插入别的数,这两个数自然就应该相等了。
    这个命题是相当具有启发性的。或许有人会想,能不能用这一思路去证明两个数相等呢?
    关于两数是否相等的争论,最著名的就是那个关于0.9999….和1是否相等的问题了。这一问题理解起来简单,细想起来争议颇大,真可谓是一个全民化的数学争论,与著名的Monty Hall问题有得一拼。不了解极限概念的人可能会说,不管你在后面写多少个9,它都不能达到1的,量变和质变存在本质上的区别。因此,当高中数学课上老师明确指出0.9999….精确地等于1时,还是有不少人瞠目结舌,甚至高声反对。

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刷屏新工具:史上最壮观的生命游戏构造图

    这个名叫Caterpillar飞船的图形是有史以来最大的生命游戏构造,它的宽度为4195,高度为330721,要想完整地显示出整个图案需要2000多个显示屏。整个图像即使压缩成RLE文件也有29MB,多数生命游戏模拟软件都无法成功处理。它的周期为270代,每过270代之后整个飞船将竖直移动102个单位,也就是说整个飞船以17c/45的速度向前飞行(c是生命游戏世界中的光速,即一格每代,任何物体都不能超过这个速度)。
    下图以1:40的比例展示了整个构造图。

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这个图形有什么牛B的地方?

这是一个由“L”形三联骨牌拼成的图形。你能看出这个图形有什么神奇的地方吗?
答案:每一个“L”形板块都与另外四个“L”相邻。这是目前已知的满足这种性质的最小构造。“中心对称”并不是我们想要的答案。我们能用“L”形骨牌轻易构造出大量满足中心对称的简单图形来。

来源:http://www.stetson.edu/~efriedma/xmas/2008/puzzle.html

绝对牛B!由多联骨牌拼出的钟表盘面

    由n个单位正方形拼接而成的图形叫做n联骨牌。一联骨牌和二联骨牌显然都只有一种。三联的有两种(长条形和拐角形)。四联、五联、六联和七联骨牌则分别有5种、12种、35种、108种。有牛人竟然把所有这些多联骨牌拼成了一个圆形,更神的是12个五联骨牌的位置让整个圆盘变成了一个钟表的盘面!这12个五联骨牌正好分布在圆盘周围12个间距相当的地方,其中5和10的位置分别用罗马数字V和X表示,9和12则用英文首字母N和T表示。圆盘中间是一联、二联、三联、四联骨牌,外围是35个六联骨牌,再外面则是107个七联骨牌。第108个七联骨牌——中间有一个空洞的特殊骨牌——则被放在了整个圆盘的正中间。

 

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