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作者 | liuyubobobo
来源 | 是不是很酷
我们就必须承认:这个世界上,有很多问题,就是无解的。数学尚且如此,生活更是如此。
1.
小的时候,有一类智力题特别流行,就是一笔画问题。现在我们都知道了,这本身就是欧拉图问题。但小时候哪有那么多理论知识,就是觉得笔不离纸,一笔能画出那么多图案,是件很酷的事情。
我印象很清晰,有一次去科技馆,在一个角落,我遭遇了经典欧拉回路问题的起源 —— 柯尼斯堡七桥问题 (Seven Bridges of Königsberg)。在这样一幅图中,我们能否从一个陆地出发,经过所有的桥一次且仅一次,最终回到出发的陆地?
小学时候的我,在那个角落研究了很长时间,都没有完成这个任务。我还想把这个问题抄到小本本上,回家好好研究。然后,科技馆的小姐姐告诉我:不用研究了,这个问题无解。
现在,相信大家都知道,对于一个图,如果图中的每一个顶点的度都是偶数,整幅图才存在欧拉回路。这可能是每个小学生都知道的结论,但是,这个结论对于当时的我来说,是非常震撼的。
在我印象里,这是我第一次意识到:原来,这个世界上有的问题,是没有解的。
2.
有一道网传的微软面试题是这样的:
一个直角三角形,斜边长是 10,斜边上的高是 6,问这个直角三角形的面积是多少?如下图所示:
如果你认为结果是底乘以高除以二,即 10 * 6 / 2 = 30,那么你就上当了。
这个问题的答案是:这样的直角三角形完全不存在。
为什么?其实,如果我们将这个斜边,想做是一个半径为 5 的圆的直径,就可以很清晰地看到这一点。所有的斜边长为 10 的直角三角形,都可以在这个圆中找到。圆上的任意一点,和这条直径的两个端点相连,就构成了一个斜边长为 10 的直角三角形。
很显然,这样的直角三角形,其斜边的高,最大为 5。
所以,斜边长是 10,斜边上的高是 6 的直角三角形是不存在的。
3.
一个据说骗过爱因斯坦的问题,是这样的:
一辆汽车,要行驶 2 英里,上山和下山各 1 英里。这辆车上山时的平均速度为 15 英里/小时。问:它下山要开多快,才能使上下山的平均速度是 30 英里/小时?
如果跟随直觉,很容易给出 45 这样一个错误的答案。但是,如果我们仔细计算一下,就会发现,事情没有这么简单。
这个问题的标准计算方法是这样的,我们假设下山速度要达到 v,才能使上下山的平均速度达到 30 英里/小时。
所以,我们就知道了,上山的过程,我们用的时间是 1 / 15;
下山的过程,我们用的时间是 1 / v;
上下山的总过程,我们用的总时间,就是这二者相加:
而上下山的路程总和,是 2 英里,因此,上下山的平均速度,就是 2 除以上面的时间表达式。所以,要想让上下山的平均速度达到 30,就是求解下面方程中的 v:
对于这个方程,首先,等号左右两边可以同时除以 2,就变成了这个样子:
我们再次可以把左侧分式的分母挪到右边,而右侧的 15,挪到左边的分母,上式就变成了这样:
很显然,等号左右两边都有 1/15,所以,原问题等价于求解 v,使得:
相信大家都了解了,从初等数学的角度,这意味着无论 v 取多少,都无法使得原问题中的汽车上下山的平均速度是 30 英里/小时。
站在高等数学的角度,用极限的眼光去看,这意味着原问题中的汽车要无穷快,才能使得上下山的平均速度是 30 英里/小时。
是的,比光速还要快。但这显然不可能。所以,这个问题没有解。
4.
网传另一个亚马逊的面试题是这样的:
有两个杆子,高是 50m。两个杆子之间挂了一根绳子,绳子的长度是 80m。两个杆子间的绳子耷下来,最低点距离地面是 10m。如下图所示。
问:两个杆子之间的距离是多少?
正确答案是,这两个杆子之间没有距离,即距离为零。因为,只有当这根长度是 80m 的绳子对折的时候,其长度为 40m,距离地面才会有 10m。
5.
一个问题为什么没有解?因为问题的条件限制。说得文驺驺一点,叫做约束。
对于柯尼斯堡七桥问题,当前的七座桥连接陆地的方式,让这个问题没有解。如果我们改变这个约束,多添加一些桥,或者少走一些桥(拆掉一些桥),都能让这个问题有解;
一个直角三角形,斜边长是 10,斜边上的高是 6,这里的“直角”,“斜边的长度”,“高的大小”,都是约束,只要改变一个约束,这个三角形都会存在;
同理,对于两根杆之间的距离问题,杆的高度,绳子的长度,绳子离地面的高度,这些约束合在一次,让这两个杆之间的距离只有可能为 0。上述约束稍作改变,都会让这个问题的场景更加合理;
至于上下山的问题,我们只需要对汽车上下山平均速度的要求稍微低一点,哪怕希望汽车上下山的平均速度是 29 英里/小时,这个问题都是有解的。
不合理的约束合在一起,让我们的问题无解。
6.
上面的问题都是数学问题,虽然很 tricky,但我相信,这些问题对我的这个公众号的读者来说,都太小儿科了。
一个数学问题没有解,这似乎并不是什么稀奇事。但是,放在生活中,似乎很多人会忘记这一点。
比如,我会收到很多类似这样的问题:
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我算法很差,想用一个月的时间,把算法面试准备得差不多,要怎么学习?
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我大专学历,计算机专业,要求不高,在北上广找一个 8k 的工作就知足了,但一直没有着落,怎么办?
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