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取整函数进阶

取整函数进阶

在阅读本文前,我假设你已经读懂了前面一篇文章《取整函数》,了解上取整函数

和下取整函数

。因为这一次我们要更深入探讨这两个函数了。

首先,我们来看一个很简单的问题:

So easy。因为

,所以

细心的你一下发现了规律:将35转成二进制为100011,是个六位数,因此,

。于是我猜想,将一个数n转成二进制数,则其位数就是

哇塞,貌似很有道理。我们实验几个数

好吧,我承认刚才头脑发热,烧坏了。

不死心的接着猜。

我发现,刚才的猜测错误只产生在

,并且,下取整函数的规律似乎更好:

用汉字描述就是:对于整数n,需要

位二进制数来表示

呃,还有一个例外:0。由于0不能用对数定义,于是我祭出数学界最强大的武器。

规定:0是用0位二进制数来表示的。

其实,仔细研究,我们也可以用上取整来描述整数n转换成二进制所需要的位数:

类似地,以3为底,就是三进制的位数,以4为底就是四进制的位数。。。


接下来,我们将从一个难题入手。

显然,

,原因很显然,

是一个整数嘛。

提升一下难度。

要证明这个命题正确或许不容易,但要证明它是错误的,我们只要举出一个反例即可。这是数学家常用的手段,而且这个手段非常富有成果,数学家通常在列举反例的时候,会思考为什么这个反例不成立,每一次思考都会产生一个有趣或者有用的结论。数学上称这样的猜想为“能下金蛋的母鸡”。

我们用

(黄金分割)代入检验,都是正确的。

于是,我可以尝试证明它。可能的思路有

1、二项式定理。设

,即整数+小数,然后用二项式定理展开根式

这个公式很容易查到,不解释。(因为我放弃了,太繁琐,如果别的路都行不通,我会再回头考虑这个思路)

2、想办法去掉取整符号。


同样的方法可以证明:


把这个结论推广一下得到:如果函数f(x)是连续的增函数,且满足性质:“

”,则

当然,我也猜想:

很容易举出反例,这个命题不成立。



第三个问题,我们假设有一个赌局。赌局用一个1~1000的转盘产生数n,如果n能被它的立方根下整除尽,则庄家输给我5元,反之我只需要支付1元赌金即可。问题,这样的赌局值得赌一赌吗?

假设赌局里有1000个赌徒,其中胜者x个,负者就有1000-x个,赌徒们赢钱的期望值是

换句话说,如果胜者超过167个,这个赌局就值得参与。

赌局获胜的要求是

整除n。

显然,n=1~7都是赢家,因为此时

=1

从n=8~26中,只有偶数是赢家,因为此时

=2

从n=27~63中,只有3的倍数是赢家,因为此时

=3

……

看出规律了吧,总的赢家数量是172个,计算过程...自己算。

总体来说,这个赌局还是值得参加一下的,虽然赢不了几个铜板。

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