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」!
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