一年級(jí)趣味數(shù)學(xué):冠軍和烏龜
來(lái)源:小學(xué)生數(shù)學(xué)報(bào) 文章作者: 2008-10-04 16:52:41
美國(guó)的劉易斯是世界短跑冠軍,他的百米成績(jī)是9秒92,可以說(shuō),其快如風(fēng)。而烏龜,就是在動(dòng)物中運(yùn)動(dòng)速度也是較慢的,它靠四個(gè)腳爬行。慢慢悠悠,老半天也爬不了幾米。想當(dāng)年,它與小白兔賽跑,要不是小白兔在樹蔭下睡了一覺(jué),無(wú)論如何它也得不到冠軍呀!
現(xiàn)在,有人卻要證明:只要烏龜在前,世界短跑冠軍也永遠(yuǎn)追不上它。
證明的過(guò)程是這樣的:
設(shè):烏龜在A點(diǎn)向前爬,劉易斯從O點(diǎn)出發(fā)向前追。
當(dāng)劉易斯追到A點(diǎn)時(shí),烏龜盡管速度很慢,還是要前進(jìn)一段距離的,假定它到達(dá)了B點(diǎn)。
劉易斯繼續(xù)追趕。
當(dāng)劉易斯到達(dá)B點(diǎn)時(shí),烏龜仍然不會(huì)停在B點(diǎn),假定到達(dá)了C點(diǎn),仍是在劉易斯的前面。如此繼續(xù)下去,當(dāng)劉易斯追到C點(diǎn)時(shí),烏龜又到達(dá)了E點(diǎn)。
總之,盡管他們間的距離越來(lái)越小,盡管烏龜?shù)乃俣群苈瑓s總是在劉易斯的前面。也就是說(shuō),劉易斯永遠(yuǎn)追不上烏龜!
這可能嗎?
解:短跑冠軍怎么會(huì)追不上烏龜呢?
錯(cuò)誤的結(jié)論產(chǎn)生于用“有限”的方法去處理“無(wú)限”的問(wèn)題了。
假定長(zhǎng)跑冠軍的速度是10米/秒。烏龜?shù)乃俣仁?米/秒,它們間的距離OA若在9米以內(nèi),不需1秒即可追上。若OA在90米以內(nèi),不需10秒也便追上了。
同樣,我們也可以證明。
設(shè):OA=9米,劉易斯前進(jìn)速度為10米/秒,烏龜爬行速度是1米/秒。
劉易斯用0.9秒,便跑到了A點(diǎn),烏龜用同樣的時(shí)間,只跑了0.9米(到達(dá)B點(diǎn));當(dāng)劉易斯再用0.09秒追到B點(diǎn),烏龜用同樣的時(shí)間,又向前爬了0.09米(到達(dá)了C點(diǎn))……
劉易斯一段一段的追趕,所用的總時(shí)間t和所行的總距離s,是:
t=0.9+0.09+0.009+……
s=9+0.9+0.09+……
∵0.9+0.09+0.009+……=0.999……=0.9=1
∴ 當(dāng)t=1秒
s=10×(0.9+0.09+0.09+……)
=10×1
=10(米)
而劉易斯與烏龜間的距離OB,只有9.9米(即原距離9米,加上1秒鐘內(nèi)烏龜所行的0.9米),所以,如果OA=9米,劉易斯只需1秒鐘,便可追上烏龜了!
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