Узнала о теореме о причёсывании ежа. Если причесывать ежа, то всё равно будет торчать иголка, пусть даже одна. Ну почему? Объясните попроще.
подробнее о бонусах
бонус за лучший ответ: 5 кредитов
хотите увеличить?
тэги:
математика,
наука,
топология,
физика
категория:
наука и техника
ответить
комментировать
в избранное
бонус
4 ответа:
старые выше
новые выше
по рейтингу
2
СергейНиколаев
[14.6K]
5 дней назад
Если по всей поверхности окружности перпендикулярно ей воткнуть палочки, то чтобы рядом с одной из них были только наклонённые в ту же сторону, достаточно все их склонить в одну сторону. Теорема о причёсывании ежа говорит о том, что для трёхмерного шара невозможно выбрать направление их укладывания таким образом, чтобы они в любом случае все шли по касательной к поверхности сферы. Хотя бы в одной точке обязательно образуется завихрение.
Что же касается настоящих ежей, то иголки им нужны не для того, чтобы ходить гладко причёсанными на светские мероприятия, а для защиты от хищников, поэтому они и торчат, когда ёж сворачивается в клубок.
комментировать
в избранное
ссылка
отблагодарить
1
Грустный Роджер
[191K]
5 дней назад
Эта теорема из теории множеств, и в более строгой формулировке она выглядит так: невозможно отобразить непрерывное множество само в себя так, чтобы по крайней мере одна точка не осталась на месте.
Отображение в теории множеств есть операция, аналогичная понятию функции в "обычной математике", когда одному числу (аргументу) ставится в соответствие другое число (функция от этого аргумента). Вообще говоря, можно рассматривать функции и от нескольких переменных, да и само значение функции не обязано быть одним-единственным числом, это тоже может быть "несколько переменных" — например, точка в пространстве, задаваемая своими координатами. Поэтому корректнее говорить о функции как правиле, которое одному элементу какого-то множества ставит в соответствие другой элемент какого-то множества. Не обязательно того же самого, но как частный случай можно отображать множество само на себя, то есть все "значения" функции принадлежат тому же множеству, что и все значения аргумента.
Если множество дискретное, то "причесать ежа" можно. Для этого достаточно просто "сдвинуть" элементы множества на один шаг, то есть каждому элементу N поставить в соответствие элемент N+1. То есть настоящего ежа, у которого счётное количество иголок ("счётное множество" — это как раз такое, всем элементам которого можно присвоить свой порядковый номер), причесать — в терминах этой теоремы — можно.
(Офф-топик: счётное множество не обязательно конечное. Множество натуральных чисел счётное — каждое имеет свой собственный номер, — но бесконечное.)
А вот если взять "сферического ежа" с непрерывным множеством иголок (то есть таким множеством, перенумеровать элементы которого не получится; пример — множество всех вещественных чисел), то мало того, что у него автоматом становится бесконечно много иголок, но для него натурально действует эта теорема. При причёсывании каждая иголка, или каждый волосок, начинается где-то на поверхности ежа и на ней же заканчивается — это и есть "отображение самого на себя". И вот для непрерывного множества иголок таки да, обязательно найдётся одна, которая будет стоять торчком, то есть отобразится сама в себя (= точки начала и конца этой иголки совпадают).
Доказательство этой теоремы хоть и занимает несколько строчек, требует понимания довольно специфических вещей из теории множеств, так что лучше принять это на веру…
Эта теорема может быть применена не только к ежу. Отображение сферической поверхности само на себя — это ещё и ветер. Ну натурально, ветер можно себе представить как отображение одной точки (взятой за исходную) в другую (ту, по направлению к которой он дует). Причём вполне очевидно, что множество всех точек земной поверхности — непрерывное (континуальное). И вот в силу оной теоремы должна быть по крайней мере одна точка, где ветра нет. Око тайфуна.
комментировать
в избранное
ссылка
отблагодарить
1
Михаил Белодедов
[23.4K]
5 дней назад
Насколько я помню, теорема о причёсывании ежа гласит, что 2n-мерного ежа причесать можно, а 2n+1-мерного — нельзя. Причёсывание выглядит так: в каждой точке поверхности ежа (односвязная непрерывная область) проводится касательная, причём направления касательных очень близких точек очень близки. Убедиться в справедливости очень просто — двумерного ежа (круг) можно причесать, а трёхмерного (шар) — никак не получается.
комментировать
в избранное
ссылка
отблагодарить
0
Rybchik
[2.3K]
5 дней назад
Ну, прежде всего, надо уточнить, что речь идет о свернувшемся в клубок еже. Ключевое слово — клубок, или шар. Если отвлечься от всех научных терминов, то представьте, что вы укладываете колючки на этом шарике. В какую бы сторону Вы их не приглаживали, все равно найдется хотя бы одна точка на этом ежике-шаре, где хотя бы одна иголка будет торчать. Куда бы Вы ее не пригладили, она будет направлена навстречу другим колючкам или перпендикулярно ежу-шару. Просто вообразите этого ежика и немного пофантазируйте.
комментировать
в избранное
ссылка
отблагодарить