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如何尽可能精确地称量 π 斤肉? 第1页

  

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很多人根本没搞明白无理数是怎么回事。 我就问你如何精确地称出一斤肉来?假设称的灵敏度是0.001斤,那称一斤的误差就在0.001斤。然后我再称个3.141斤,和Pi斤的误差还是在0.001斤之内,看到没,称Pi斤并不比称一斤更难,同理称一斤也不比称Pi斤更容易。

无理数是个数学概念,数学概念!也仅在数学领域才有特殊意义,在实际测量中没有任何特殊意义。

======== 好吧,给上中学的孩子们科普一下 ==================================

不要把无理数想象成什么怪物,认为永远达不到。所谓无理数只是用自然数表示的时候必须采用无穷级数,但是无穷项并不一定通往什么奇怪的东西。不理解的可以想一下芝诺的乌龟和兔子。

======= 再补充一点吧 ==================================================

好多人说人家题目说的理想状况,所以一切OK。 那么何谓理想情况?理想情况是说我们思考一个问题的时候忽略其他次要因素,从而使问题得到简化。但是如上所述,称量1斤肉和称量Pi斤肉的难度相同,所以先假设完全精确的得到4斤肉再问如何得到Pi斤肉有何意义?


比方说如果有人问“如何做出好吃的红烧肉?”,我们可以假设已经有足够好的肉,足够好的厨具。可是,如果你假设你有个足够好的厨子,这问题还有意义吗?


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《威尼斯商人》(The Merchant of Venice)又名《威尼斯的猶太人》是莎士比亞的喜劇作品。可能寫於1596年至1598年,出版於1600年,首演於1597年;它也是最早在中國演出的莎劇(1913年)。

在量子力學裏,不確定性原理(uncertainty principle,又譯測不準原理)表明,粒子的位置與動量不可同時被確定,位置的不確定性越小,則動量的不確定性越大,反之亦然。测不准原理是一个基本原理,又称为不确定性原理,是由德国科学家海森堡于1927年提出。该原理说的是,一个微观粒子的某些物理量,比如速度和位置,不可能同时测出确定的数值,其中一个量越精确,另一个量就越模糊,两者误差的乘积必然大于h/4π(h为普朗克常数)。



威尼斯商人安東尼奧(Antonio),為幫助好友巴薩尼奧(Bassanio)娶得波西亞(Portia),而與仇家——放高利貸的猶太人夏洛克(Shylock)借錢。答應若無法還錢,就割下自己的一磅肉抵債。不料,他的商船在海上遇險,因而無法如期還款,被夏洛克告上了法庭。一再遭對方侮辱歧視,女兒潔西卡(Jessica)又跟羅倫佐(Lorenzo)私奔,因此夏洛克懷著深仇大恨,來到威尼斯法庭。他斬釘截鐵的拒絕和解,堅決按照借據條款,從安東尼奧身上割下一磅肉,這時劇情達到扣人心弦的高潮。另一方面,在幽雅的貝爾蒙莊園,美麗富有的少女波西亞(Portia)發出嘆息:她的終身大事必須取決於父親生前設置的金、銀、鉛三個彩匣,選中正確彩匣的求婚者就是她的丈夫。波西亞被父親剝奪了婚姻自主權,為此感到苦惱。所幸她情意所鍾的巴薩尼奧選中了鉛盒,有情人終成眷屬。以上的兩條情節線在『法庭訴訟』一幕中匯合在一起,裝扮成法學博士的波西亞在千鈞一髮之刻大呼『等一下!』並向夏洛克指出,借據上只說他可取安東尼奧的一磅肉,但可沒說他能拿安東尼奧的一滴血。夏洛克自然無法只割安東尼奧的肉而不令他流血,聰慧的波西亞運用機智救了丈夫好友的性命。



如何尽可能精确地称量 π 斤肉?

肉里面的水在室温下不断地蒸发, 一般来说没办法精确地称 N 斤肉。


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这么多人在想办法称肉,其实跟肉一点关系都没有。

只需要找到一个π斤重的砝码就行了呀。

思路如下:

1、找(制作)一个直径为20cm的圆柱筒量筒,即底面积为100π(cm²)

2、4℃的纯净水注入量筒5cm即为π斤。

3、以上水重为砝码,天平称肉。

4、切割肉块,不难得到一份略重于π斤的肉块,放置于天平上。

5、用吹风机吹肉,令肉里面水分蒸发。理论上,只要吹风机控制足够精细,天平将无限接近于平衡,即得到到肉无限接近π斤。当然如果对精度要求不是过分高,更便捷的做法是一根一根拔毛,直到天平平衡。




6*,其实可以来个逆向思维版本。

随便割一块小于π斤的肉,记为重量m斤。

将肉放在天平一边,(天平另一边需放置要可盛水容器)。

将之前得到的π斤水缓缓倒入容器直到天平平衡。

那么我们就得到了精确的π-m斤水!

然后将π-m斤水用滴水不漏牌高压水枪注入到m斤的肉中。

理论上,我们将得到了π斤注水肉。



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本是戏谑之作,胡乱开开脑洞,未曾想到能得到这么多赞。

如诸多知友所言,其实这篇回答并不严谨,且当个脑洞看吧!若是探究学术还是得用更科学的方法。


user avatar   li-qi-chao-75 网友的相关建议: 
      

爱因斯坦说过,

涉及物理现实的数学不是绝对确凿的;绝对确凿的数学不涉及物理现实.

事实上,物理量测量上只用有理数就够了.

另外,没有误差范围的物理量是没有物理意义的.

题主放弃吧.


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反直觉的答案:直接称即可。

把π保留到和你的秤最小刻度相同的位数(比如你的秤最多量到0.00001斤,则把π保留到3.14159斤),然后直接称,跟称一斤没有区别。

因为你的秤最多精确到这里,哪怕你运用种种几何学、力学方法来割补、拼凑,这个精度的误差都是永远存在的。其他答主说的什么用圆柱形量杯做水砝码之类花里胡哨的方法,通通都只是在这个基础上又引进了新的误差,只会造成误差范围的扩大而非缩小。

人间的一切量具都有所能测出的最小刻度。当然,如果你的量具是和知乎勺并称知乎两大神器的"知乎天平",能测到无限位小数,那你当我没说。


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蒙特卡洛方法:在方形平底容器里画一个内切圆,往容器里随机扔肉粒(肉粒越小精度越高),当扔入容器肉总质量到四斤时,把圆圈内的肉取出来,就大约是π斤。

二分法:

称四斤肉,大于π,切掉一半

剩下两斤,小于π,补上先前切下的一半(取二和四的中点)

此时有肉三斤,小于π,补上0.5斤

3.5斤,大于π,砍去0.25斤

…………

把一块肉切成几乎对等的两块还是是比较容易的。

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对大家的脑洞与建议做一个统一回复:

1.蒙特卡洛方法并不需要每一粒肉质量都一样哦,假设有一粒质量为m1,其圈内的期望质量为(π/4)*m1,扔n粒质量不同的肉丁,圈内的质量期望值为(π/4)(m1+m2+···+mn),只要总质量(m1+m2+···+mn)=4斤,圈内的质量期望值就是π斤。当然肉粒质量不一样影响方差,还是尽量差不多为好。

2.说实话蒙特卡洛的精度真的不高,做大量试验也不太现实。把肉丁小到极限打成肉泥,确实精度提高很多,只要充分搅拌均匀。(嗯,一斤肉泥也应该算是一斤肉,没毛病)

3.二分法解决的是如何在称上放上π斤的肉。有人说直接在称上称出π斤的肉,或者各种方法搞出π斤的秤砣。因为我们刀工还没有如此了得一刀下去就是3.1416斤,所以用二分增增减减喽。一开始称4斤只是举个栗子,初始质量可以是任意的。

4.仪器称量一定有误差,这也决定了能多接近π。建议使用高精度的仪器,或者造出高精度的π斤秤砣。

5.猪肉铺老板:你们读书人就是矫情。


user avatar   wang-mou-94-45 网友的相关建议: 
      

在追求完美刻度的问题上,1斤肉和π斤肉的难度是一样的。

我感觉这是基础教育的一大问题,孩子误以为学习是easy-hard模式,而真正的学习是simple-complex模式。并不存在π比1234这样的自然数更难,只存在π比自然数更复杂。所以先学习simple符号,再学习complex符号,并不是越学越困难,困难只是你未懂。学习的本质是大脑可以承载更复杂的知识系统,并无知识高下之分。

反向思考,假设我们在学习数字时,把教1替换成教π,刨除计量单位的设置问题以外,从教学上不存在任何难度变化。同样,你会觉得称π斤肉很简单,因为你最先学到的计量单位是π,π仿佛有了天然的easy属性。于是你的问题就会变成:

如何尽可能精确的称量1斤肉?

所以π并不具备任何难度上的高level性,只是你对于数学世界的学习到了比以前更复杂的阶段而已。

作为语文老师我已经尽力解释了。




  

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