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謝非 | 14th Feb 2007, 14:53 | 數學 | (2443 Reads)

看到標題,大家可能會問:「唔係掛,咁都有得証?你咪玩啦!」

其實要証明這個,所需數學技巧不過中四程度。也就是說,要証明「只要有恆心,鐵柱磨成針」很簡單,大家都可能曾經會証明。

要証明這個,首先要明白什麼是等比數列(如知道,可直接跳到正文)。等比數列,即是任何一項與其前一項相除,都會得出同一個數字的數列。 比方說:1, 2, 4, 8, 16, 32是一個等比數列,因為32/16=2, 16/8=2, 8/4=2, 4/2=2, 2/1=2。

在這個等比數列中,每一項與前一項相除都等於2,故我們稱2為公比。每一個等比數列都可以無限地寫下去,例如上面的數列,可以延長成:1, 2 ,4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 5096, ……在通常的情況下,將所有項相加,即1+2+4+8+16+32+64+128+……,由於每一項都愈來愈大,所以答案該為無限。

但當公比介乎於1及-1之間,例如0.5,那數列將變成1, 0.5, 0.25, 0.125, 0.0625,……。將所有項相加,即1+0.5+0.25+0.125+0.0625+……,由於每一項都愈來愈小,故我們可預期,答案該不是無限,而是一個數字。

至於那個數字是什麼,我們可以如此推出:
設一等比數列首項為a,公比為r (-1< r <1),則數列為:a, ar, ar², ar³,……
設S為該數列所有項之總和
即:
S=a+ar+ar²+……
Sr = ar+ar²+ar³+……(將每一項乘上r)
S - Sr = a+ar+ar²+……-ar-ar²-ar³-……
S(1-r)=a (除a外,每一項都被抵消)
S=a/(1-r)
也就是說,總和等於首項除以一減公比。以上面的數列為例,a=1,r=0.5,總和=1/(1-0.5)=2。如果不相信的話,不妨用計數機將該數列不停加下去,你會發現答案不會超過2。


好,到正題,如何証明 「只要有恆心,鐵柱磨成針」呢?

首先,設某件事發生的機率為n (n≠0),那麼,嘗試很多次後發生一次的機率為:

P(第一次就發生 或 第一次不發生及第二次發生 或 第一次及第二次都不發生及第三次發生 或 首三次都不發生及第四次發生 或……如此類推)

=P(第一次就發生) + P(第一次不發生及第二次發生) + P(第一次及第二次都不發生及第三次發生) + P(首三次都不發生及第四次發生) + ……

=n + (1-n)n + (1-n)(1-n)n + (1-n)(1-n)(1-n)n+ ……
=n + n(1-n) + n(1-n)² + n(1-n)³+……
與上面的a, ar, ar², ar³,……對照,發現a=n, r=(1-n),這根本是等比數列的無限項總和,而且,由於機率n一定少於1,故可以代入上文所推出的公式S=a/(1-r)
=n / (1-(1-n))
=n / (1-1+n)
=n/n =1

即 假若某件事發生的機率為n (n≠0),那麼,不停嘗試後,其發生機率為1。

結論:只要某事有可能發生,那麼不停嘗試後,就一定會發生。也就是說,「只要有恆心,鐵柱磨成針」!

Tags: Maths, Probability


[1]

=口=…証得好orz


[引用] | 作者 | 14th Feb 2007 16:49 | [舉報垃圾留言]

[2]

GP?!都唔知邊個會睇哂成篇文章?!又N又M又1又-1......

CO2


[引用] | 作者 二氧化碳 CO2 | 14th Feb 2007 16:51 | [舉報垃圾留言]

[3] Re:
:
=口=…証得好orz
多謝。


[引用] | 作者 謝非 | 14th Feb 2007 17:40 | [舉報垃圾留言]

[4] Re:
二氧化碳 CO2 :
GP?!都唔知邊個會睇哂成篇文章?!又N又M又1又-1......
CO2
嗯,等比數列即GP, 簡化了少許,沒有了M喇,不過那些1,-1,N卻是必須的…


[引用] | 作者 謝非 | 14th Feb 2007 17:41 | [舉報垃圾留言]

[5]

我完全5明呀。。。(數學白痴)


[引用] | 作者 細k | 14th Feb 2007 18:47 | [舉報垃圾留言]

[6]

完全明晒,證得好

可惜要不斷嘗試才可以等於1,即使試了好多好多次,也是十分的接近1,但不是1,

所以,只要一停下來,便有失敗的可能了.


[引用] | 作者 ken | 14th Feb 2007 19:33 | [舉報垃圾留言]

[7]

你好勁啊...
咁都諗到...
maths拎B既真係勁d...
我都明啊...


[引用] | 作者 yuyu | 14th Feb 2007 20:05 | [舉報垃圾留言]

[8]

好野!
我竟然明!


[引用] | 作者 賴ming | 14th Feb 2007 23:19 | [舉報垃圾留言]

[9]

http://silly_kat903.mysinablog.com/index.php?op=ViewArticle&articleId=451170
for you。
"412"快樂!


[引用] | 作者 細k | 15th Feb 2007 01:10 | [舉報垃圾留言]

[10]

其實呢個同「世界上冇野係冇可能」一樣=w=
d人既解釋就係...而家我地未得o者..."
不過你咁樣用數黎証...
可見你都數上腦XD


[引用] | 作者 傻仔 | 15th Feb 2007 07:22 | [舉報垃圾留言]

[11]

你惡攪Probability, 我又陪你玩下.

因為你沒有明確定義甚麼是「只要有恆心,鐵柱磨成針」, 我嘗試以此諺語的一般用法去理解.
(1) 只要不斷練功, 總有一天, 你會練成「萬佛朝宗」. (假設「萬佛朝宗」是存在的)
(2) 只要不斷到海邊釣魚, 總有一天, 你會釣到鯨魚.
(3) 只要不斷追索爆Mary, 總有一天, 你會追到手.

先講(1),
你有可能第一天就練成(你是武術奇材), 也可能第二天, 也可能十年或更久.
假設你第一天練成的機會是n1, 第二天練成的機會是n2. 很明顯, n2>n1, 因為第二天你的功力增進了.
也就是說, n每越來越大. 不過, 沒所為, 加多少少證明, 你可以得到P(Sum)>1.
「只要有恆心,鐵柱磨成針」還是成立的.

再講(2),
你不會因第一天釣不到鯨魚, 而影響你第二天釣到鯨魚的機會, 所以, n還是n, 不會改變.
你的證明完成可以apply.

三講(3),
假設索爆Mary好Q憎你, 越見得你多, 只會越憎你.
那麼, 朋友, 你溝到Mary的機會n會越來越小.
最終, P(Sum)會小於1.


[引用] | 作者 軒爸 | 15th Feb 2007 17:55 | [舉報垃圾留言]

[12]

好似有D唔同

你的結論是不停嘗試後,就一定會發生。 不停嘗試,是指同一件事不斷重複去做,總會成功,如軒爸的例二。

但「只要有恆心,鐵柱磨成針」,應是不停的磨同一支鐵柱,不是每天去嘗試磨鐵柱啵。


[引用] | 作者 Heidi | 15th Feb 2007 22:45 | [舉報垃圾留言]

[13] re 軒爸

有人陪我做這些無聊事,我很高興呢!其實我幾篇有關數學的文章都有些弔詭之處,但至今只有兩個人提過,我想是人們看過後都當玩笑算罷,而沒有想過內容是否真確。

首先,本証明從來沒有說明過什麼是「只要有恆心,鐵柱磨成針」,其實這句話的意思,對於每個人來說都可能會有微細的分別,因此為本說話下定義是必要的。

另外,本証明完全沒考慮過當n為變數的情況。但事實上,正如你所舉的例三及例一,在某些情況下,n將會是一個變數。而當n為變數時,這個証明有可能不等於1。(其實一樣有機會等於1,因為不管n愈來愈大或愈來愈少,那個數列每一項都會愈來愈少。但我不懂証明是否等於1。)

其實這個証明最大的一個弔詭之處,該是「不停嘗試」。


[引用] | 作者 謝非 | 15th Feb 2007 23:31 | [舉報垃圾留言]

[14] Re:
Heidi :
好似有D唔同 你的結論是不停嘗試後,就一定會發生。 不停嘗試,是指同一件事不斷重複去做,總會成功,如軒爸的例二。但「只要有恆心,鐵柱磨成針」,應是不停的磨同一支鐵柱,不是每天去嘗試磨鐵柱啵。
其實,只要磨石適合,鐵柱就必然可以磨成針,所以n=1,不用計了……


[引用] | 作者 謝非 | 15th Feb 2007 23:40 | [舉報垃圾留言]

[15] Re:
細k :
我完全5明呀。。。(數學白痴)
我寫得很混亂, 不明白也是正常的


[引用] | 作者 謝非 | 15th Feb 2007 23:41 | [舉報垃圾留言]

[16] Re:
ken :
完全明晒,證得好
可惜要不斷嘗試才可以等於1,即使試了好多好多次,也是十分的接近1,但不是1,
所以,只要一停下來,便有失敗的可能了.
事實上,機率永遠不會等如1。


[引用] | 作者 謝非 | 15th Feb 2007 23:43 | [舉報垃圾留言]

[17] Re:
yuyu :
你好勁啊...
咁都諗到...
maths拎B既真係勁d...
我都明啊...
你唔好亂爆我成積啦!@@


[引用] | 作者 謝非 | 15th Feb 2007 23:44 | [舉報垃圾留言]

[18] Re:
賴ming :
好野!
我竟然明!
哈哈!理科生點會唔明


[引用] | 作者 謝非 | 15th Feb 2007 23:44 | [舉報垃圾留言]

[19] Re:
細k :
http://silly_kat903.mysinablog.com/index.php?op=ViewArticle&articleId=451170
for you。
"412"快樂!
點解會係412?


[引用] | 作者 謝非 | 15th Feb 2007 23:46 | [舉報垃圾留言]

[20] Re:
傻仔 :
其實呢個同「世界上冇野係冇可能」一樣=w=
d人既解釋就係...而家我地未得o者..."
不過你咁樣用數黎証...
可見你都數上腦XD
咁又唔同啵。打個比方,你有冇可能係個全部都係紅波既袋到抽個白波出泥?無論你幾有恆心,都冇可能加麻。


[引用] | 作者 謝非 | 15th Feb 2007 23:52 | [舉報垃圾留言]

[21]

哈...本來我都冇野講嫁
不過睇完萬佛朝宗個個例子...
你唔俾佢用咩特異功能將個紅波變成白波嫁XD
(明打橫黎講,可以不理)


[引用] | 作者 傻仔 | 17th Feb 2007 09:49 | [舉報垃圾留言]

[22]

若一件事有些少機會做一次就成功,理論上,做很多很多次,是會成功的(在n不是變數之情況下)。
但這和鐵柱磨成針有分別呢。我們磨鐵柱,一定不會在第一次將之變成針。但計機率則可以,可以第一次就買中六合彩。
我覺得「守得雲開見月明」會更似你所舉的數學例子。


[引用] | 作者 亞占 | 18th Feb 2007 23:41 | [舉報垃圾留言]

[23] Re:
傻仔 :
哈...本來我都冇野講嫁
不過睇完萬佛朝宗個個例子...
你唔俾佢用咩特異功能將個紅波變成白波嫁XD
(明打橫黎講,可以不理)

如果真係有萬佛朝宗呢種武功,而又真係有人可以練武練無限次,我相信佢真係可以無師自通練到萬佛朝宗。


[引用] | 作者 謝非 | 22nd Feb 2007 02:13 | [舉報垃圾留言]

[24] Re:
亞占 :
若一件事有些少機會做一次就成功,理論上…略
嗯,想了想,「鐵柱磨成針」是有點兒問題,因為磨針是一個連續的行為,沒有分作第一次第二次的,守得雲開見月明的意思的確更適合本文!

不過,守得雲開見月明,似乎是一句形容事物的句子。我們不會說:「正所謂守得雲開見月明,你繼續做一定得既。」而會說:「做左咁耐,終於都守得雲開見月明喇,我得左喇。」這個句子,不能構成一個命題啊。

如果將命題變成「只要有恆心,守得雲開見月明」那似乎太奇怪,所以,我還是不改了。


[引用] | 作者 謝非 | 22nd Feb 2007 02:27 | [舉報垃圾留言]

[25] sdasd

asdasdadasdasdasdas


[引用] | 作者 asdasdasd | 24th Sep 2009 21:49 | [舉報垃圾留言]