用踢足球蕴藏的数学原理,告诉孩子为什么一

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原创DaphneYang罗博深数学

作者

DaphneYang

文字阅读时间8分钟

作者介绍

DaphneYang,目前就读于卡内基梅隆大学数学系,计算金融领域研究爱好者,罗教授数学课的又一枚小迷妹!如果你喜欢她的文章,转发给更多人看吧!

还记得那个喝啤酒吃小龙虾的夏天吗?你和朋友们在激烈地讨论世界杯足球比赛时,往往认为在赛场上拼命奔跑的那二十二个球员是最辛苦和最值得被赞美的。但,你考虑过那一个被二十二个人踢来踢去满场打滚儿的足球的感受吗?

最累的是球。

七千多平方米的赛场上,足球的行动路线完完全全是由球员的脚所决定的,一场完整的球赛下来,我们都很难想象足球究竟都滚过了整块球场的哪些地方。

图片来源:europeia.pt

假若我们用高清摄像机记录下来一场完整的球赛,细心地去跟踪足球的在草坪上滚动的位置(这个时候就不要把焦点继续放在帅气的球员身上啦),并且试着在一张纸上以缩小的比例将足球的路线记录下来,会得到怎样的画面?

标记完成后,你一定会发现,天哪,足球七拐八拐的奔跑路线实实在在是毫无规律可言。

但是,在这个乱七八糟的足球运动轨迹中,其实间接地蕴藏着一个十分有趣的数学模型——布朗运动,更有趣的是,这样一个数学模型的发现者是一位研究花花草草的植物学家。

图片来源:Wikipedia

罗伯特布朗,19世纪英国植物学家

年,一位苏格兰的植物学家罗伯特布朗在自己的实验室里研究花粉在水中的悬浮状态时,发现这个花粉小颗粒像是一个喝醉了的小精灵一样,在水面上东倒西歪地漂着,毫无规律可言地四处游走。

罗伯特布朗因此猜测,这样的游走路线难道是花粉自己在脑子里规划好的吗?为了验证这一想法,他不得不将花粉在锅里炒熟,令它失去了原有的生命力,并将它们再次放入水中。神奇的是,花粉颗粒再一次在水中开始了无规则的乱跑。

图片来源:sina.



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