奇妙數學之從兩組勾股數引發的幾何錯覺談起

取這樣兩組勾股數,(3,4,5)和(5,12,13),有

奇妙數學之從兩組勾股數引發的幾何錯覺談起

沒什麼稀奇的。

稍加變形,

奇妙數學之從兩組勾股數引發的幾何錯覺談起

呃,再乘個π

奇妙數學之從兩組勾股數引發的幾何錯覺談起

光看等式,平平無奇。

不妨畫個圖,從形的角度看看

奇妙數學之從兩組勾股數引發的幾何錯覺談起

奇妙數學之從兩組勾股數引發的幾何錯覺談起

等式的左邊和右邊剛好分別等於上圖紅色部分和綠色部分的面積。

也就是說,紅色部分面積跟綠色部分的面積相等。

竟然相等!!

不由地想起來這樣一個問題:

如果讓地球的直徑增加一個橘子的大小,那麼周長需要增加多少呢?

奇妙數學之從兩組勾股數引發的幾何錯覺談起

這可是地球!那麼大的傢伙,直徑稍微變化一下,哪怕增加一個橘子的大小,周長肯定會變化上千公里吧!

事實真是如此嗎?不妨一算。

設地球直徑為D,橘子直徑為d,則地球直徑C=πD,增加一個橘子的大小後,周長C'=π(D+d),於是周長需要增大C'-C=π(D+d)-πD=πd

只需要增加一個橘子的周長!

假設有一隻直徑10cm的大橘子,要讓地球的直徑增加10cm,那周長只需要增加大約31.415cm即可!

竟然這麼小!!!

再問一個問題,地球的直徑增加一個橘子的大小,地球體積和表面積增大了多少呢?

奇妙數學之從兩組勾股數引發的幾何錯覺談起

周長才增加不到40cm,體積和表面積能有多大變化???估計也就增加幾十個橘子的體積和表面積吧!

事實真是如此嗎?不妨再算一算。

將地球視為一個完美的球形,以半徑6400km計算,根據球體積公式V=4/3πr^3,則體積增加dV≈4πr^2dr≈25700000000000m^3!球表面積公式S=4πr^2,則表面積增加dS≈8πrdr≈8042477m^2!

25700億立方米!!多了140個洞庭湖!!

八百萬平方米!!!多了十六個梵蒂岡!!!

竟然這麼大!!!!

多一塊橘子的大小,體積和表面積就能增大這麼多,還真是划算呢!!!


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