诺依曼级数展开(数学家的趣事:冯·诺伊曼)

开场故事:诺伊曼和速度趣题

故事讲述者是美国数学家、科普大师马丁·加德纳。

题目:自行车和苍蝇。

这个题目可以用简单的方法解决,也可以用涉及到无穷级数求和的高等数学来计算。

开场故事表明,伟大的数学家诺伊曼的心算能力,远远超越了普通人最大胆的想象。

诺伊曼和异想天开的除法

什么是异想天开的除法?用1÷19举个例子,你就明白了。

先看一下常规除法。


再看一下诺伊曼是怎样做除法的。


总结:冯·诺伊曼是一个很谦虚谨慎的人,善于吸取他人的长处。他有一些惊人的速算方法,就是向名望比他小得多的“小人物”学来的。

俗话说:“不怕不识货,只怕货比货”,我们可以对比一下上面两种除法。

请注意:在“异想天开的除法”中,商数将产生一个向右一位的“时间延迟”,并转移到被除数。

为什么有时间延迟呢?我们可以这样想:1÷20很好算,心算就能得到答案0.05。那么19的倒数减20的倒数等于多少呢?因为19和20是连续的自然数,所以答案可以心算:19×20=380,所以答案是380的倒数。

用计算器得到:1÷380=0.00263157894

因为计算器是12位的,所以答案只有12位数。

所以,算到0.05还没有完,还有一个图片上显示的“时间延迟”,商数向被除数的转移。

为什么要用0.1÷2来代替传统除法1÷19呢?

因为传统除法心算难度太大,而谁都知道“二一添作五,逢二进一,逢四进二……”,做一个除数为2的除法是极其容易的,即使心算不太熟练的人做起来也并非难事。

诺依曼记忆枕

所以,冯·诺伊曼用这种新颖的、异想天开的除法,即带有商数时间延迟并转移到被除数的0.1÷2来代替传统除法1÷19的。

而且这种除法具有普遍意义,凡是除数为29,39,...,79,89,……的两位数时都可以按此法相应处理。

冯·诺伊曼说,这种方法他是向原籍新西兰的艾肯学来的,后者默默无闻,谁都不知道他是什么样的人物。

数学家杂谈:约翰·冯·诺伊曼

约翰·冯·诺伊曼是伟大的德国数学家大卫·希尔伯特的学生,是上世纪最杰出的数学家之一,原籍匈牙利,1903年生于布达佩斯,1930年去了美国,1932年被聘为普林斯顿高等研究员首批常任成员,爱因斯坦也在那里工作,后来加入了美国籍。

冯·诺伊曼是博弈论的创始人,他与经济学家摩根斯坦合著的《博弈论与经济行为》被称为运筹学的一块里程碑。他又是第一台电子计算机的设计师。正是他为电子计算机这条“画在壁上的巨龙”点上了眼睛,使它破壁飞去,从而对以后的科技发展产生了无可估量的深远影响。

他原先是研究化工的,后来虽然改了行,专搞数学研究,但仍然对工程技术怀有深厚感情。他的技术知识十分渊博,又善于联系实际。他对电子计算机的设计,从一般逻辑理论一直搞到了具体电路的结构细节。

冯·诺伊曼很喜欢写科普作品,《计算机与大脑》就是他的得意之作。一位学者曾经很幽默地说过:“他的大脑就是一台惊人的计算机,其网络系统比起北美洲全部电报电话的通讯系统还要复杂得多。”

冯·诺伊曼还是一位速算天才,拥有进行各种心算的非凡本领和出神入化的技巧。罗伯特·金克在其名著《比一千颗太阳还亮》中写道:

“1944年夏季,当时原子弹研制组顾问,目下已故的冯·诺伊曼教授就已经着手电子计算机的研究。他在洛斯阿拉莫斯实验室的工作就是研究核武器设计所需的大量数字计算。当时与他共事的人中,有斯坦尼斯劳·乌拉姆(1909~1984),恩利科·费米,理查德·费曼等这样一些第一流学者。这几个人都喜欢竞赛,一争高下。当要做一项复杂的数值计算时,立即一跃而起。费米爱拉计算尺,费曼喜欢使用台式计算机,而冯·诺伊曼总是用心算。可是他往往第一个先算出来,而这三位杰出学者所得出的最后答数总是非常接近的。”

拓展阅读:17的倒数怎么计算

17是质数,它的倒数是循环小数,循环节长度是16位。有没有简便优越的计算方法呢?有,请看:马尾巴的功能。




以上是谈祥柏教授独创的“马尾巴法”。

科学尚未普及,媒体还需努力。感谢阅读,再见。

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