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楼梯悖论:3 4=5的错误结论

科学探索万象经验2023-05-08

事实上,问题就在于,无限多个小误差累积起来会不会变成一个大误差。简单来说,积分求面积时的误差是两个无穷小长度的平方,即二阶无穷小。对它进行一阶无穷多次累加之后,我们得到的仍然是一阶无穷小。而对于所谓的楼梯悖论来说,它的误差是无穷小长度,即一阶无穷小,经过无穷多次累积后就可能变成一个可观的误差,所以折线不能用斜线代替。

如果只是用上述的语言进行描述,那么有些人可能还有点怀疑,那么下面我们就用一个例子来给大家一个直观的感受。如上图所示,误差面积为三角形Δs=dx·dy。我们令dy=k·dx,其中k为斜率,那么Δs=k·dx。因为dx=L/n,所以Δs=k·(L/n)。那么,把n个小误差累加起来,我们就得到:

所以,当n趋近于无穷时,我们不能把折线看成是斜线处理,并且它们之间的差总是等于2。

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