520|浪漫的数学

人类的情感可以用数学语言来表达吗? 今天刚好是5月20日——信息时代的爱情节日,小编带大家来领略一下数学的浪漫!




英国伟大的的数学家、物理学家、天文学家、自然哲学家牛顿是位百科全书式的“全才”。他的《自然哲学的数学原理》是自然规律和法则的数学表达。他的微积分创造性解决了物理学中众多很难解决的问题。在当时看来,很多问题只能是定性而不能是定量,但是牛顿创造了一种新的数学方法,使看似不可能用数学表达的事物可以用数学的形式表达。


那么,现在提出这样一个问题:人类的情感可以用数学语言来表达吗?

今天刚好是5月20日,信息时代的爱情节日,小编带大家来领略一下数学的浪漫!


爱情数


大家会做因子分解吗?
现在我们来做一道因子分解题:

先把220的因子都写出来:
1、2、4、5、10、11、20、22、44、55、ll0、220
把这些因子加起来
1+2+4+5+10+11+20+22+44+55+110=284

然后把284的因子分解出来:
1、2、4、71、142、284
把所有因子相加
1+2+4+71+142=220

看出来了吗?除了他们本身,220的因子总和是284,284的因子总和是220。
你可能会惊叹,这真是一组奇妙的数字,你中有我,我中有你,宛如一对恋人。


这对数字是数学界发现最早的“爱情数”,又称“亲和数”,发现它们的人的名字是著名的古希腊数学家“毕达哥拉斯”。“爱情数”指的就是这样两个自然数,其中每个数的真因数之和等于另一个数。



220和284是人类最早发现的所有爱情数中最小的一对,也是第一对爱情数。因此,备受古代欧洲人的推崇,甚至赋予其神秘色彩。



据《数学魔术》一书记录,他们相信刻者220和284的两块符咒可以确保佩戴人亲密无间;他们相信吃下刻有220和284的两个水果能产生爱情。就连《圣经》中也有记载,雅各布把220头羊当礼物送给孪生兄弟以扫,神学家们认为山羊的数目220(一对亲和数中的一个)表达了雅各布对以扫的友爱之情。


心形线


相传,著名的数学家笛卡尔在晚年认识了瑞典小公主克里斯汀,并成为她的数学老师,朝夕相处使他们彼此产生了爱慕之心。


笛卡尔(左)与克里斯汀(右)


然而,爱情的道路艰难坎坷,公主的父亲是他们最大的阻力,后来两人便只能通过书信往来。

据说,笛卡尔寄给克里斯汀的最后一封信,内容只有短短的一个公式:


公主看到后,立马在纸上建立了极坐标系,用笔在上面描下方程的点,终于解开了公式的秘密——这就是美丽的心形线。



看,数学家也有自己的浪漫方式!



心形线是有一个尖点的外摆线。也就是说,一个圆沿着另一个半径相同的圆滚动时,圆上一点的轨迹就是心形线。



心形线是外摆线的一种,其n为2。它亦可以极坐标的形式表示:r= 1 + cosθ



这样的心脏线的周界为8,围得的面积为3π/2。

心脏线亦为蚶线的一种。



在曼德博集合正中间的图形便是一个心脏线。

心脏线的英文名称“Cardioid”是 de Castillon 在1741年的《Philosophical Transactions of the Royal Society》发表的,意为“像心脏的”。



在笛卡尔坐标系中,心形线的参数方程为:

其中r是圆的半径。曲线的尖点位于(r,0)
在极坐标系中的方程为:
ρ(θ)=2r(1-cosθ)
面积:


四个朝向不同的心形线


520


上学的时候大家应该经常想:微积分有什么用?概率统计有什么用?520当天可以用来写数学情书吗?

还真可以!



大家不妨猜一猜,这表达的是什么意思呢?

这个公式是排列组合公式,上面的式子对应的就是
I Choose U.


I choose you. 


再来一个!


Mylove' = 0


大家是不是以为说的是“我的爱等于0”?

注意e'上面有一个“'”,这表达的是导数。

如果Mylove的导数是0,那么说明Mylove的值是个常数,常数的英文是Constant,所以合在一起就是:


My love is constant.


我的爱是永恒的。

最后,小编想用电影《美丽心灵》里的一段台词作为结束语。



It is only in the mysterious equations of love that any logic or reasons can be found. I'm only here tonight because of you. You are the reason I am. You are all my reasons.

只有在这种神秘的爱情方程中,才能找到逻辑或原由来。今晚我能站在这儿全是你的功劳,你是我成功的因素,也是唯一的因素。


数学是浪漫的
  祝大家520快乐!

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