史上最具爭議的高考數學題:圍棋走法和宇宙原子總量誰多?

2021-02-09 超級數學建模

圍棋走法比

宇宙原子總量要多

高考結束了,成績也出來了,錄取結果也都知道了,超模君依然會勸你好好學數學,因為選擇再戰的話你數學要好成績,上岸了的話也逃不了高數的魔爪。

每年的高考題都玩出一些新花樣,今年的高考數學題也不例外,一道維納斯身高的題目引起了熱議,但其實很簡單。

超模君倒是想起了17年北京卷的一道備受爭議的數學題:圍棋走法和宇宙原子總量誰多,計算它們之間的比值,這道讓學霸左右兩難,學渣一臉懵的這題讓人印象深刻!

很多人的第一反應會是:What?宇宙無邊無際,你跟我說圍棋的走法比宇宙的原子總量還多?

別急,我們先看看17年北京卷的那道數學題:

這是一道很有趣的題,我們先弄清楚題幹中圍棋的複雜度和宇宙原子總數是怎麼計算的,其實都很簡單,幾分鐘的事情。

圍棋複雜度計算:

圍棋有一個19×19的棋盤,一共361個落子點。每個落子點都可以落白子、黑子和空白三種可能,因此最終棋盤的落子情況有3361種可能。實際上由於下棋還有順序,複雜度可能比這個數字還要大。

宇宙原子總量的計算就稍微複雜一點:

好了,我們回到這道高考的題。

思維定勢會讓我們認為,肯定宇宙原子總量多呀,畢竟在大家的印象裡宇宙很大,而棋盤就那麼大,能有多少走法?

這道高考題的題目中給出了lg3≈0.48,這就暗示了這道題是考察對數的知識點。

對數是非常重要的數學工具。著名的科學家伽利略說過:給我時間、空間和對數,我可以創造一個世界。可見對數多強大。

它的定義是:若a^b=N, 則b=logaN,其中a稱為底數,N稱為真數,b稱為對數。

例如2²=4,那麼2=log2^4.我們稱以2為底,4的對數是2。以10為底的對數稱為常用對數,用lg表示,例如lg10^3=3。

該題解題步驟為:

然而事情沒這麼簡單。

題目給的lg3的取值有爭議,因為lg3≈0.477…,若將0.477代入數據,會得到M/N=10^92.24,現在問題變成了10^92.24與答案D.10^93更接近呢,還是與答案C.10^73更接近?

第一直覺告訴我們,肯定是與D更接近。

通過計算:

結果讓人大跌眼鏡,如果不是真真切切的數學計算,直覺就欺騙了我們,10^92.24居然是與C.10^73更接近!

從這道高考題,我們也知道了一個知識:圍棋走法的複雜度遠遠大於宇宙的原子總數!

類似這種常常我們自認為是對的,數學知識常常會打我們臉。

我們的生活中就常常有這種例子,數學瘋狂打臉,刷新認知。

一小學數學老師布置作業,讓學生拋硬幣200次,記錄它們的正反面,第二天以書面的形式交給老師檢查,很多同學偷懶故意製造「隨機性」,但是老師看一眼就知道哪個同學是認真記錄,哪個是自己胡亂編的。

因為隨機丟200次硬幣,連續出現6次連續為相同一面的概率,可通過計算得到高達99.8%,拋200次硬幣出現6次連續為相同一面的事件極大可能發生。

簡單講一下概率的計算:

如果沒有數學概率論的計算,誰又能想到連續出現6次連續為相同一面的概率這麼高呢?

再比如說,現在有直徑為10^-10m的原子、直徑為5cm的網球,和直徑為12cm梨。問網球和原子的直徑差距大,還是和梨的直徑差距大?

很多人會認為,網球和梨相差兩倍多,但是和原子卻差了幾億倍,肯定是和原子差距大。

答案是錯的,因為比大小是作差,不是作比,網球和梨的差距為7cm,和原子的差距不到5cm。

相似的例子不勝枚舉。所以憑經驗去判斷一個數學問題,往往會出錯。

直覺會騙你,但是數學不會騙你!所以還是好好學數學吧!

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