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小學(xué)趣味數(shù)學(xué)

【 發(fā)布作者 J6112378
一、
意想不到的老虎
  古時(shí)候,在一個(gè)王國(guó)里,一位名叫邁克的勇士因?yàn)橐患∈碌米锪藝?guó)王,國(guó)王想出了一個(gè)辦法來(lái)懲罰他。
  國(guó)王對(duì)邁克說(shuō):“在這五個(gè)門后藏著的一只老虎,如果你能打死它,我就赦你無(wú)罪,不再追究你了。你要知道,你必須順著次序開(kāi)門,從1號(hào)門開(kāi)始,但究竟哪個(gè)門里有老虎,你只有打開(kāi)門后才知道。這只老虎將在你的意料之外出現(xiàn)。”
  邁克看著這些門,對(duì)自己說(shuō):“如果我打開(kāi)了四個(gè)空房間的門,我就會(huì)知道老虎在第五個(gè)房間。可是,國(guó)王說(shuō)我不能事先知道它在哪里。所以老虎不可能在第五個(gè)房間里。”
  接著,邁克心想:“五被排除了,所以老虎必然在其余四個(gè)房間之一。那么在我開(kāi)了三個(gè)空房間之后,又怎么樣了?老虎必然在第四個(gè)房間。可是,這樣它就不是預(yù)料不到的了。所以四也被排除了。”
  按同樣的理由,邁克一一證明了老虎不能在第三、第二和第一個(gè)房間。邁克十分快樂(lè)。
  他想:“哪個(gè)門的背后也不會(huì)有老虎。如果有,它就不是料想不到的,這不符合國(guó)王的允諾。國(guó)王總是遵守諾言的。”
  在證明了不會(huì)有老虎之后,邁克就冒冒失失地去開(kāi)門了。使他驚駭?shù)氖牵匣钠渲械囊粋€(gè)房間比如第二個(gè)房間中跳了出來(lái)。這完全是出乎意料的,國(guó)王遵守了他的諾言。
  迄今為止,邏輯學(xué)家對(duì)于邁克究竟錯(cuò)在哪里還未取得統(tǒng)一意見(jiàn)。
  大多數(shù)人承認(rèn)邁克推理的第一步是正確的,即那只老虎不可能在最后一個(gè)房間。可是,一旦承認(rèn)這是嚴(yán)格的推理,邁克其余的推理就跟著成立。因?yàn)椋偃衾匣⒉豢赡茉谧詈笠粋€(gè)房間,那么同樣的理由將排除它在倒數(shù)第二間,第三間,一直到其余各房間。
  不過(guò),很容易證明邁克推理的第一步也是錯(cuò)的。假定他打開(kāi)了所有房門,只余下最后一個(gè)門。這時(shí),他能準(zhǔn)確地推斷說(shuō)最后一個(gè)房間里沒(méi)有老虎嗎?不能!因?yàn)椋绻@樣推斷,他也許會(huì)打開(kāi)這個(gè)房門,發(fā)現(xiàn)有一個(gè)料想不到的老虎在其中!其實(shí),即使問(wèn)題中只有一個(gè)房間,整個(gè)悖論也仍存在。
邏輯學(xué)家的一致意見(jiàn)是,盡管國(guó)王知道他能夠遵守他的諾言,而邁克卻無(wú)法知道它。因此,他根本無(wú)法以充分的證據(jù)推論在任何一個(gè)房間沒(méi)有老虎,包括最后一個(gè)房間在內(nèi)。
二、
乏味和有趣
  想一想,世界上的人是不是能夠分成乏味的和有趣的兩類。
  有趣的人有一些引人矚目的特征,如,是個(gè)電影明星,是個(gè)足球健將,可以駕車飛越黃河,可以一口氣背誦圓周率到一千位,能夠用兩只手同時(shí)寫不同的字,等等。
  乏味的人沒(méi)有什么特長(zhǎng)。
  假如我們能把所有乏味無(wú)聊的人列在一張表上,把有趣的人列在另一張表上,會(huì)發(fā)現(xiàn)什么呢?
  在乏味人的表上的某一個(gè)地方,肯定會(huì)寫著世界上最無(wú)聊人的大名。但是,“最無(wú)聊”這一點(diǎn)讓他與眾不同,使他變成了一個(gè)有趣的人。我們得把他從乏味人的表中移出來(lái),放到有趣人的表中。
  問(wèn)題是,現(xiàn)在乏味人的表上將有另一個(gè)人成為世界上最無(wú)聊的人,他也變得使人感興趣起來(lái)。這樣一來(lái),最終每一個(gè)乏味的人都會(huì)變成有趣的人了。
  對(duì)這個(gè)逗人的悖論我們可以試著思考下面幾個(gè)問(wèn)題:
  ①把第二無(wú)聊的人移到有趣人的表中是否會(huì)引起第一個(gè)移到有趣人表中的無(wú)聊人又變得乏味起來(lái),還是仍然保持是有趣的呢?
  ②是否存在一種觀念,按此觀念每個(gè)人都是有意思的,因?yàn)樗梢允悄硞€(gè)特殊集合中最乏味的人,正如每個(gè)整數(shù)在特定的集合中都可以是最小的數(shù)一樣?
  ③如果所有的人都是有意思的,那么這是否使得“有意思”這一形容詞變得無(wú)意義了呢?
三、
理發(fā)師悖論
  理發(fā)師悖論是個(gè)著名的悖論,是大數(shù)學(xué)家羅素提出來(lái)的。
  在一座小城里,有一位自命不凡的理發(fā)師。在他的理發(fā)館門前豎立著一塊招牌,上面寫著理發(fā)師的告示:
  “城里所有不自己刮胡子的人的胡子都由我來(lái)刮,我也只給不自己刮胡子的人刮胡子。”
  麻煩來(lái)了。誰(shuí)給這位理發(fā)師刮胡子呢?
  如果理發(fā)師給自己刮胡子,他就屬于自己刮胡子的那類人,但是,在他的告示中明確指出他是不給這類人刮臉的。因此他不能給自己刮。
  如果由其他人給理發(fā)師刮胡子,他就屬于不自己刮胡子的那類人,但是,他的告示中說(shuō)所有這類人的胡子都是由他來(lái)刮的。因此,除他以外的任何人都不能給他刮臉。
  看來(lái),這位理發(fā)師的胡子只能留著了。
  理發(fā)師悖論是羅素悖論的一個(gè)通俗表述。
  羅素悖論是說(shuō):
  如果所有集合可分為兩類,一類是集合本身可以作為自己的一個(gè)元素的非正常集合,一類是集合本身不能作為自己的一個(gè)元素的正常集合。那么,所有不以自己為元素的集合組成的集合屬于哪一類集合呢?
  在數(shù)學(xué)中,集合論的嚴(yán)密性是數(shù)學(xué)得以“絕對(duì)嚴(yán)格”的基礎(chǔ)。可羅素悖論恰恰揭示了在集合論中存在著不可避免的矛盾,因此這個(gè)悖論動(dòng)搖了數(shù)學(xué) “絕對(duì)嚴(yán)格”的基礎(chǔ),引發(fā)了數(shù)學(xué)史上的第三次危機(jī)。
  仿照理發(fā)師悖論,你可以設(shè)想出許許多多類似的悖論。如:
  有一個(gè)機(jī)器人,它只為一切不維修保養(yǎng)自己的機(jī)器人進(jìn)行維修,那么,誰(shuí)來(lái)維修它自己?
  有一個(gè)目錄,它只為一切不列入本身的目錄編目,那么,這個(gè)目錄應(yīng)編入哪個(gè)目錄?
  有一個(gè)占星術(shù)專家,他只向一切不占卜自己的占星術(shù)者提供忠告,那么,誰(shuí)給這位占星術(shù)專家忠告?
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