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[读书] 圆形周长一点反直觉数学问题始终想不太通

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发表于 2026-8-30 15:21 来自手机 | 显示全部楼层 |阅读模式
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本帖最后由 密特罗德2026 于 2026-8-30 15:22 编辑

一个圆形无论多大,周长增加1米,半径就增加0.16米,也就是说你拿一根绳子绕太阳一周,然后给这根绳子接1米,当这1米均匀分布在整个太阳赤道周长后居然整个太阳和绳子都有0.16米的空隙,产生的面积更是巨大,要知道你把这接的一米双股底部握住抽起来最高也就0.5米啊。

数学上就是这么简单,但是始终无法从直觉上想通。

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发表于 2026-8-30 15:29 来自手机 | 显示全部楼层
你不用接,直接把地上的棍子想提多高就提多高,面积不是还更大?
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发表于 2026-8-30 15:47 来自手机 | 显示全部楼层
直觉上也很好理解啊,你想象给一粒米增加 1 毫米和一个篮球增加 1 毫米,是不是觉得给篮球加的微乎其微?
我觉得大部分人只是没办法想象巨大尺度的东西
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发表于 2026-8-30 15:51 | 显示全部楼层
本帖最后由 来都来了 于 2026-8-30 16:00 编辑

这就是数学的魅力,算出来是什么就是什么,哪怕是人类没有见过的宇宙现象也能算出来,当初谁也没见过的原子弹也是先算出来的。但是数学有一个弱点就是除数不能为零,导致黑洞的奇点没有办法算。
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发表于 2026-8-30 15:54 来自手机 | 显示全部楼层
数学反直觉地方多了去了。前一阵火的挂谷问题不就是嘛。以前的各种概率问题更是能让网络吵翻天。

—— 来自 OPPO PGU110, Android 16, 鹅球 v3.5.99-alpha
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发表于 2026-8-30 15:54 | 显示全部楼层
跟圆形没啥关系,你换成正方形也一样,因为算面积的时候增加的面积不纯是用你那个小增量来计算,只是因为太阳直径这个尺度大罢了
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发表于 2026-8-30 16:01 | 显示全部楼层
可以尝试理解一下曲率?
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发表于 2026-8-30 16:31 | 显示全部楼层
其实不一定是周长增加一米,周长增加任意值,都是大的环比小的环要面积更大。周长增加的值确定了,两圆半径差就固定值。
那么直接画个图就能看出来了,直接把一个线段三等分,以线段的一个端点作为圆心画圆,可以得到小圆中圆大圆,一眼就能看出来大圆减中圆大于中圆减小圆。
有可能是周长增加一米算出来的半径值你不熟悉,一下子没反应过来而已。

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发表于 2026-8-30 16:39 | 显示全部楼层
0.16米相对于人很明显,相对于太阳是微乎其微的,你是从人的视角看这个问题
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发表于 2026-8-30 16:43 | 显示全部楼层
6寸披萨一口没,8寸当一顿饭吃,10寸就可以让3个人吃一顿
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发表于 2026-8-30 16:49 | 显示全部楼层



我觉得这张图就很容易懂了

—— 来自 S1Fun

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发表于 2026-8-30 16:49 来自手机 | 显示全部楼层
半径大曲率半径就大,偏移周长导致的弧长变化是有曲率半径除过的,然后周长本身是半径乘出来的,一乘一除刚好抵消了。

你不去算偏移周长导致的弧长变化就是会反直觉,你对弧长增加了多少根本没概念。
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发表于 2026-8-30 16:50 | 显示全部楼层
直觉上,增加面积在太阳尺度下为:一个直角边为太阳半径和1m的直角三角形面积;
数学上,增加面积S= π(r+1/2 π)^2-πr^2= r+0.0796。
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发表于 2026-8-30 16:52 来自手机 | 显示全部楼层
你用把周长和面积公式画成函数看一眼不就知道了,面积是平方增加的啊

—— 来自 鹅球 v3.3.96
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发表于 2026-8-30 17:04 来自手机 | 显示全部楼层
来都来了 发表于 2026-8-30 15:51
这就是数学的魅力,算出来是什么就是什么,哪怕是人类没有见过的宇宙现象也能算出来,当初谁也没见过的原子 ...

话说平方为-1的都能给他设出一个数来
为啥不能设一个数可以被0做除呢
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发表于 2026-8-30 17:06 来自手机 | 显示全部楼层
说明楼主数学直觉并不强……

—— 来自 鹅球 v4.0.100-alpha
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发表于 2026-8-30 17:07 | 显示全部楼层
?这哪反直觉

论坛助手,iPhone
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发表于 2026-8-30 17:08 | 显示全部楼层
アヘ顔 发表于 2026-8-30 17:04
话说平方为-1的都能给他设出一个数来
为啥不能设一个数可以被0做除呢

因为和现有数系不兼容,复数i没有这个问题
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发表于 2026-8-30 17:16 来自手机 | 显示全部楼层
因为你只意识到1米相比太阳周长是微小的,没想到15cm相比太阳半径同样是微小的。
其实你在地球上根本分不出圆环抬起的那点高度,就跟你看不出圆环比太阳圆周更大一样。
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发表于 2026-8-30 17:22 | 显示全部楼层
我小时候看到这个用的例子是地球赤道
后来想通这其实都不是什么一次量同比增加的事情,其实就是一个叙述诡计
前半视角是能给星球套环接环的星神大能,后半视角是看着环下空隙觉得自己是不是能钻过去的普通人类
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发表于 2026-8-30 17:36 来自手机 | 显示全部楼层
也不算反直觉吧,只是这就是一种思维逻辑陷阱。
你想着,你给一粒米增加一毫米的半径,一张纸你都塞不下,但是你要是给一个篮球增加一毫米的半径,能塞好多张纸。
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发表于 2026-8-30 18:03 | 显示全部楼层
所以说跨一个维度天差地别,圆的直径只是稳定增加0.16,周长也只是稳定增加1,面积却在以抛物线速度增加

其实还有一点容易想不通的是:圆已经很大后,加上这一截绳子应该“相对圆本来的周长忽略不计”,但圆表示大小的直径/半径却还在稳定增加。这也是因为周长和面积虽然都代表圆的大小,但是两者的成长速度不成线性比例。两个绳子围出的圆,一个把绳子拆开加1米再围,另一个把绳子拆开加长2米再围,问谁的面积变化得大,这个很容易踩坑
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发表于 2026-8-30 18:04 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 yeo 于 2026-8-30 18:06 编辑

因为面积是长乘宽啊

同样宽度增加1米,长1米的和长10米的增加的面积不一样啊

你想一下,一个长一亿公里的长方形,宽度增加一米,是不是两边各接上一米就够了?

或者按正方形,四个角各加一米,就是L*L变成(L+0.5)*(L+0.5)
这就是O(N)复杂度到O(N2)复杂度的巨大差距
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 楼主| 发表于 2026-8-30 18:34 来自手机 | 显示全部楼层
直觉是你一个地方抬高0.16米,多少得用点绳子吧,然后居然能围绕一个天文数字的长度都抬高0.16米,总共才需要1米?

还是很反直觉啊
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 楼主| 发表于 2026-8-30 18:40 来自手机 | 显示全部楼层



就是这个意思,你在地面把绳子提高0.16米,总需要多一点吧,然后围绕赤道一圈那么长的绳子,每处都提高这么多,居然加起来才需要多1米?

还是很反直觉啊

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发表于 2026-8-30 18:46 来自手机 | 显示全部楼层
这个例子唯一能说明的,就是“直觉”有多么不靠谱
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发表于 2026-8-30 18:53 来自手机 | 显示全部楼层
密特罗德2026 发表于 2026-8-30 18:40
就是这个意思,你在地面把绳子提高0.16米,总需要多一点吧,然后围绕赤道一圈那么长的绳子,每处都提高 ...

你在地上把一根绳子抬升0.16米,这根绳子变长了吗

论坛助手,iPhone
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 楼主| 发表于 2026-8-30 19:02 来自手机 | 显示全部楼层
古畑任三郎2015 发表于 2026-8-30 18:53
你在地上把一根绳子抬升0.16米,这根绳子变长了吗

论坛助手,iPhone

当然是要接一段了
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发表于 2026-8-30 19:04 来自手机 | 显示全部楼层

就接你手抬高的这0.16米就行了啊?
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发表于 2026-8-30 19:05 来自手机 | 显示全部楼层
密特罗德2026 发表于 2026-8-30 18:40
就是这个意思,你在地面把绳子提高0.16米,总需要多一点吧,然后围绕赤道一圈那么长的绳子,每处都提高 ...

注意到你这个凸起有多宽和绳子变长了多少无关...
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发表于 2026-8-30 19:06 来自手机 | 显示全部楼层
因为直觉上,你会认为
增加的周长:周长 和
增加的半径:半径
应该是有比例关系的,长宽重量体积等都是这样
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发表于 2026-8-30 19:07 | 显示全部楼层
虽然有点反直觉,但是这个不是做一做实验就知道的事吗?你甚至可以直接拿跳绳来做这个实验
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发表于 2026-8-30 21:50 来自手机 | 显示全部楼层
你可以这样想来帮助修正你的直觉:

一个正方形,无论多大,周长增加1,边长都会增加0.25。

如果正方形非常巨大,这同样会使它的面积变大很多。
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发表于 2026-8-30 23:04 | 显示全部楼层
问了下ds:
您以为局部抽起能有0.5米高,但实际上因为太阳太大,那1米的弧线近乎直线,对折后的绳子根本立不起来,只能平贴在表面(高度仅0.2纳米)。

所以,真正反直觉的地方恰恰在于:均匀分布在巨大圆周上的1米,居然能让整个太阳“长胖”16厘米;而您把这1米集中起来用手拎,却几乎拎不出任何空隙。 数学的“公平分配”在这里展现出了远超直觉的强大威力——它把极小的增量平铺到了无穷大的尺度上,换来了肉眼可见的宏观间隙。这恰恰是数学的奇妙之处,而不是矛盾之处
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发表于 2026-8-30 23:37 来自手机 | 显示全部楼层
想不通就别想了

—— 来自 Xiaomi 22041211AC, Android 12, 鹅球 v4.0-alpha
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发表于 2026-8-31 00:00 来自手机 | 显示全部楼层
楼主不如说说自己高考数学多少分吧

— from samsung SM-S911U1, Android 16, S1 Next Goose v3.5.99
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发表于 2026-8-31 00:04 来自手机 | 显示全部楼层
密特罗德2026 发表于 2026-8-30 18:40
就是这个意思,你在地面把绳子提高0.16米,总需要多一点吧,然后围绕赤道一圈那么长的绳子,每处都提高 ...

你把圆切两半,两半的线段各自向反方向平移0.5m,不管你这圆有多大(假设跟银河系一样大吧)这两段平移后的圆弧上每一个点在平移方向上都和原来的圆有0.5m距离,而你只需要在两个断开的位置各接1m的线就能把如此巨大的形状连起来了

—— 来自 HONOR PPG-AN00, Android 16, 鹅球 v3.5.99
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发表于 2026-8-31 00:55 | 显示全部楼层
把任意一个圆圈从一点切开,在切口处链接一个一米的绳子,所组成的新圆圈比旧圆半径大约 0.16 米,无论原来的旧圆半径多大。    Re:Source
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发表于 2026-8-31 01:12 来自手机 | 显示全部楼层
相比于数学的反直觉,我认为这个问题的产生更接近于:

对情景的思考顺序本身是非常规的,所以会得到反直觉的结论。

接近现实直觉的思考顺序其实是:

你必须先填出足够让它在每个弧度上都垫高0.16m的面积,才能让它的周长增长1m。

这样,把原来的结论倒过来看,变成:

试图通过增加面积让圆形周长增长是十分困难的。

是不是好理解多了?

毕竟现实是一个方块一个方块搭建的生存模式,没有划定周长自动填充的指令功能 :⁠-⁠)
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发表于 2026-8-31 01:22 | 显示全部楼层
1米对应周长的增加幅度,对比下0.16米对应直径或者半径的增加幅度,不就感觉出来了么
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