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趣味数学

2021-09-13

电脑报 2021年34期

柯西平均值定理作为已经被证明的数学难题,在高中数学中就有应用。它又叫柯西不等式,也称为柯西均值定理,一般表述为:n个正数的几何平均值不大于这些数的算术平均值。

设有n个非负实数X1,X2,X3……Xn,则有

今天我们用Python、Scratch和APPInventor来做简单验证。

一、创意来源

在Python学习中,解决数学问题可以帮助我们显著提高学习效果。近几期我们一直在分享研究历史数学难题的收获,希望对大家有所帮助。

二、设计思路

定理内容比较简单,就是需要计算算术平均值和几何平均值。算术平均值,就是n个正数的和除以n得到的结果。几何平均值,是n个正数的积,开n次方得到的结果。

让程序先产生n个随机数,再计算两个平均值,最后进行比较即可。

但随机数如果都是正整数,验证结果受限,还要用小数来验证。为了产生n位的小数,将范围扩大10n倍,产生随机数后,再缩小10n倍,这样便可用整数和小数来验证。

在实际运行过程中,却出现了一个问题。那就是小数位数有上限,三种语言都出现了这种情况,比如Python就是17位有效数字。所以在程序中都需要根据语言环境进行相应的处理。

三、程序设计过程

(一)Python程序设计

本例涉及等级考试二级内容。通过键盘输入范围、数据个数和小数位数后,首先做范围处理,如果范围的位数和小数位数的和超出17位,则不做验证(图1)。

然后随机生成n个数p位小数,添加到列表中,再计算算术平均值和几何平均值。最后做比较,输出结果。

程序不是很难,主要是用到了两个函数。

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