主题:【原创】芝诺悖论--兔子为什么永远也追不上乌龟 -- 思想的行者
芝诺认为:兔子永远也赶不上乌龟,只要兔子在乌龟的后面跑,不管兔子的速度比乌龟快多少就是无法赶上
他的理由是:
假定兔子的速度是乌龟速度的10倍,乌龟在兔子的前面的10米开始两者同时起跑
那么
当兔子追上被乌龟领先的10米的时候,乌龟已经往前跑了1米了
当兔子追上被乌龟领先的1米的时候,乌龟已经往前跑了0.1米了
当兔子追上被乌龟领先的0.1米的时候,乌龟已经往前跑了0.01米了
当兔子追上被乌龟领先的0.01米的时候,乌龟又已经往前跑了0.001米了
......
这是一个可以无限持续下去的过程,所以芝诺认为兔子永远也追不上乌龟
这个悖论的逻辑扭结点何在呢?
其实说起来也很简单,芝诺把一个数或者一个过程的无限可分,与一个数或者一个过程的无限性给混淆起来了
所谓数的无限可分,1这个自然数可以被无限划分为无穷多个无穷小的数的和,但是1显然不是无限大的
换句话说,无穷多个数的和并不一定是无穷大的,这就涉及到了微积分学上的最基础的概念之一---无穷级数的收敛和发散
微积分认为,一个由无穷多个项构成的无穷级数,它的和可以是有界的数,也可能是一个无穷大的数,如果是前者,那么认为该无穷级数是收敛的,否则认为该级数是发散的,这是微积分的必学课程之一
实际上,兔子追赶乌龟的每个阶段所花费的时间就构成为一个无穷级数,而这个无穷级数是收敛的
为了方便起见,我们假定兔子的速度是美秒10米
那么,根据芝诺的叙述
追赶乌龟领先的10米,兔子花费了1秒钟
追赶乌龟领先的1米兔子花费了0.1秒钟
追赶乌龟领先的0.1米,兔子花费了0.01秒钟
追赶乌龟领先的0.01米,兔子花费了0.001秒钟
.....
可以知道兔子追赶乌龟的总时间为一个无穷级数的和
1+0.1+0.01+0.001+0.0001+0.00001.....
我们知道这个级数是收敛的,收敛于1+1/9,即兔子需要花费1+1/9秒的时间就能够追赶上乌龟
用微积分的级数收敛概念就可以很好的解释芝诺悖论
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我们知道这个级数是收敛的,收敛于1+1/9,即兔子需要花费1+1/9秒的时间就能够追赶上乌龟
为什么这个级数是收敛的?
为什么无穷级数是收敛的,就可以认为他的和有界的?
有很多种办法,现在看起来很简单,但是历史上很多大数学家也曾经在上面犯过迷糊
比如有的大数学家就认为1+1-1+1-1+1-1+1-1.....=1/2
现在人们已经知道上面那个式子没有意义,是发散的,只有无穷多项的和是一个确定的有限的数,结果才是有益的,即是所谓的收敛
兔子追赶乌龟所花的时间系列相加就是收敛的
您的解释我看不一定对,实际上即便是半级半级的上,即兔子每次只追赶一半(?)那样芝诺悖论还是存在的
主要还是因为无穷级数本身是可能收敛的
不过我的意思是:并没有 半级半级的上 这种概念,要上就只能上一级,这样就可以解决那个无限接近的问题了
题外话,好比普朗克常数就是一级台阶,木有半级~
北师大版现行高中数学数列一章后,讲的是阿基里斯追乌龟。为给高中生说明,用的是等比数列求和。不过在最后提到了应用级数收敛概念,同楼主文讲的大体相同。
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