Как стать автором
Поиск
Написать публикацию
Обновить
186.85

Математика *

Царица всех наук

Сначала показывать
Период
Уровень сложности

Американская кровавая лотерея. Как работала мобилизация в США времён войны во Вьетнаме

Уровень сложностиПростой
Время на прочтение8 мин
Количество просмотров82K

Американские граждане испытывают особый пиитет к лотереям, нашедший отражение в массовой культуре, а люди с нетерпением ждут очередных розыгрышей, формируя многомиллионные рейтинги телеканалам, транслирующим мероприятия в прямом эфире.

Однако в 1969 году всё приняло не стандартный оборот: в прямом эфире по указу президента Ричарда Никсона была проведена лотерея, в которой победители получали не денежный чек, а возможный билет во Вьетнам.

Читать далее

Ломаем спички, или Алиса в стране математических ошибок

Время на прочтение5 мин
Количество просмотров77K
Есть у меня любимый форум, посвящённый головоломкам. Недавно я наткнулся там на следующую задачу:

Сидел однажды Вася у себя на кухне и от нечего делать спички ломал. Поломал, поломал и задумался — чему равна вероятность того, что по крайней мере одна спичка будет переломана точно посередине? Запас спичек у Васи неограничен.


Я довольно быстро доказал, что вероятность этого события равна нулю. Гордый собой, я запостил решение и ответ, ожидая плюсика в карму. Оказалось, однако, что авторский ответ совсем другой: 1 — 1/e. Забегая вперёд, скажу, что этот ответ неверен.

Неправильные авторские решения — довольно частое явление в интернет-головоломках. И я ни за что не стал бы писать этот пост, если бы автором задачи, а также её неверного решения, не был британский логик и алгебраист Чарльз Л. Доджсон, более известный под псевдонимом Льюис Кэрролл.
Скандалы, интриги, расследования

Рисуем мультяшный взрыв за 180 строчек голого C++

Время на прочтение6 мин
Количество просмотров71K
Неделю назад я опубликовал очередную главу из моего курса лекций по компьютерной графике; сегодня опять возвращаемся к трассировке лучей, но на сей раз пойдём самую чуточку дальше отрисовки тривиальных сфер. Фотореалистичность мне не нужна, для мультяшных целей подобный взрыв, как мне кажется, сойдёт.

Как всегда, в нашем распоряжении только голый компилятор, никаких сторонних библитек использовать нельзя. Я не хочу заморачиваться с оконными менеджерами, обработкой мыши/клавиатуры и тому подобным. Результатом работы нашей программы будет простая картинка, сохранённая на диск. Я совершенно не гонюсь за скоростью/оптимизацией, моя цель — показать основные принципы.

Итого, как в таких условиях нарисовать вот такую картинку за 180 строчек кода?


Читать дальше →

Неизвестный математик совершил прорыв в теории простых чисел-близнецов

Время на прочтение2 мин
Количество просмотров186K
В математике чрезвычайно редко случается, чтобы учёный старше 40 лет опубликовал первую серьёзную научную работу. Ещё реже бывает, чтобы эта работа имела большую научную ценность. Именно такой редчайший случай представляет из себя доцент университета Нью-Гэмпшира Итан Чжан (Yitang Zhang), который до сих не имеет ни должности профессора, ни веб-странички со списком научных работ. Тем не менее, ему удалось совершить серьёзный шаг к решению одной из старейших математических проблем — гипотезе о простых числах-близнецах.

Когда журнал “Annals of Mathematics” получил 17 апреля 2013 года научную работу Чжана, они восприняли её скептически. Заявка на прорывное исследование от неизвестного учёного? Это слишком банально и часто встречается, чтобы оказаться правдой. На удивление редколлегии, несколько научных экспертов подробно изучили работу Чжана — и нашли доказательство гипотезы о расстоянии между парными простыми числами предельно ясным, чётким и бесспорным.

В результате, журнал одобрил работу для публикации в исключительно короткие сроки — уже через три недели после поступления.
Читать дальше →

Когда не нужна тригонометрия

Время на прочтение4 мин
Количество просмотров54K
Просматривая различный код по выводу на экран какой-нибудь даже примитивной графики, я заметил чрезмерную любовь некоторых программистов к тригонометрии. Часто код пестрит синусами, косинусами и арктангенсами там, где без них можно обойтись. Этим грешат даже хорошие программисты, которые способны спроектировать сложную систему, но почему-то не освоили вектора в объёме школьной программы. Буквально азов векторной алгебры хватает для решения многих насущных проблем. В этом топике я хочу провести краткий ликбез, напомнить основные действия с векторами на плоскости и в качестве примера решить две задачи без тригонометрии: поиск отражённого луча по падающему лучу и произвольно расположенному зеркалу, а также рисование наконечника стрелки. Если вы можете представить в голове рисование произвольно направленной стрелки без синусов и косинусов, смело пропускайте этот топик. Для остальных постараюсь объяснять попроще.
Читать дальше →

Как увидеть ℼ? Нужно швырнуть ℼ в стену

Время на прочтение2 мин
Количество просмотров49K
Лучший способ объяснить школьникам и самому себе, что такое фазовое (конфигурационное) пространство.

image


Дано: Два блока массой 1 кг и 100 (10 000, 1 000 000,… 100x) кг. Трение в системе отсутствует, удары абсолютно упругие (потерь энергии нет). Более массивный блок ударяет менее массивный и тот отскакивает от него, а потом от стенки слева. Справа стены нет, тела могут двигаться в бесконечность.

Вопрос: Сколько столкновений совершит маленький блок, пока система не придет в состояние, когда столкновения невозможны (скорость маленького тела меньше скорости большого, двигающегося в бесконечность)?

Ответ невероятен:

image


В очередной раз поражаюсь изящности объяснений от 3Blue1Brown. Предлагаю читабельный конспект с небольшими сокращениями и дополнениями.

Кош на комплексной плоскости

Время на прочтение6 мин
Количество просмотров66K
В какой-то из весенних дней этого года я ехал в троллейбусе и листал комикс о Коше. В одном из выпусков была такая фраза «НО! Её можно понять, она же фракталами в горизонт перетекает, я бы тоже замешкался...». После этого я посмотрел в окно и понял, что если мы возьмём два подходящих дробно-линейных преобразования комплексной плоскости a(z) и b(z), и рассмотрим систему итерированных функций для a(z), b(z), a−1(z), b−1(z), взяв в качестве начального множества картинку с Кошем, то Кош будет перетекать фракталами в горизонт!

И вот несколько дней назад у меня дошли руки, чтобы написать нужный скрипт на питоне. Результаты мне и моим друзьям понравились, и я решил написать эту хабрастатью.

Итак, если вы хотите узнать, что такое дробно-линейные преобразования комплексной плоскости, и как с помощью них получать фрактальные картинки, то добро пожаловать под хабракат. Там будет немножко бесполезной математики и много гифок.



Читать дальше →

Гугл научился строить графики математических функций

Время на прочтение1 мин
Количество просмотров53K

(кликабельно)

Теперь вы можете построить графики математических функций прямо на странице результатов поиска. Просто введите в строке поиска функцию и вы увидите интерактивный график в верхней части страницы результатов поиска.
Читать дальше →

Женщина-математик, которая разрабатывает алгоритмы для лифтов

Время на прочтение3 мин
Количество просмотров116K


55-летний американский математик Тереза Кристи (Theresa Christy) работает в компании Otis Elevator Co. и считается одним из лучших специалистов по вертикальному транспорту. Двадцать пять лет своей жизни она посвятила разработке и оптимизации алгоритмов для лифтов. Именно её привлекли во время недавней реконструкции Empire State Building стоимостью $550 млн. Тереза Кристи увеличила скорость лифтов на 20% до 6 м/c, так что они теперь проходят первые 80 этажей всего за 48 секунд.
Читать дальше →

Философская геометрия, Часть 2. Корень из трех и его практическое применение

Время на прочтение2 мин
Количество просмотров11K
Сейчас я вам что покажу, закачаетесь. Обязательно загляните под кат, самые интересные картинки я припрятал там.

Я продолжаю рассказ о применении философской геометрии на практике. Прошлая часть была обзорная, она говорила о том, что многие века геометрия использовалась для поиска универсальных идеальных законов природы. Эти законы повсеместно использовались в произведениях искусства, архитектуре и духовной жизни.

Сегодня я расскажу про замечательную пропорцию «корень из трех». Я покажу ее сакральный смысл, а под катом продемонстрирую пример из современного дизайна, который повергнет вас в шок ;)

Начнем с построения пропорции. Возьмем отрезок AB.



Примем его за радиус и построим окружность с центром в A.



Теперь построим вторую окружность с тем же радиусом, но с центром в B.



У нас получилась фигура ACBD, имеющая огромное значение для наших предков. Она называется Vescica Piscis (пузырь рыбы). Самый простой и важный пример — она давно является символом христианства.



Я продолжу под катом. Спорим, никогда не догадаетесь чем там все закончится :)

Читать дальше →

Полезен ли сегодня быстрый обратный квадратный корень из Quake III?

Время на прочтение23 мин
Количество просмотров75K

В 2005 году id Software опубликовала под лицензией GPL-2 исходный код своей игры 1999 года Quake III Arena. В файле code/game/q_math.c есть функция для вычисления обратного квадратного корня числа, которая на первый взгляд выглядит очень любопытным алгоритмом:

float Q_rsqrt( float number )
{
    long i;
    float x2, y;
    const float threehalfs = 1.5F;

    x2 = number * 0.5F;
    y  = number;
    i  = * ( long * ) &y;                       // зловещий хакинг чисел с плавающей запятой на уровне битов
    i  = 0x5f3759df - ( i >> 1 );               // какого чёрта?
    y  = * ( float * ) &i;
    y  = y * ( threehalfs - ( x2 * y * y ) );   // первая итерация
//  y  = y * ( threehalfs - ( x2 * y * y ) );   // вторая итерация, можно удалить

    return y;
}

Об этом алгоритме написано множество статей, и ему посвящена хорошая страница Википедии, где он назван fast inverse square root (быстрым обратным квадратным корнем). На самом деле, этот алгоритм упоминался на различных форумах ещё до публикации исходного кода Q3. Ryszard из Beyond3D провёл в 2004-2005 годах исследование и в конечном итоге выяснил, что первоначальным автором алгоритма был Грег Уолш из Ardent Computer, который создал его десятью годами ранее.
Читать дальше →

Формулы на Хабре

Время на прочтение2 мин
Количество просмотров32K
В 2014 году британские учёные провели эксперимент — предложили математикам оценить эстетическую красоту полсотни различных формул, наблюдая за реакцией их мозга при помощи функциональной магнитно-резонансной томографии (fMRI). В ходе наблюдения нейробиологи заметили, что просмотр некоторых формул вызывает отклик в префронтальной коре головного мозга, которая отвечает за сложные когнитивные функции и эмоции. Оказалось, что восприятие красоты формул очень похоже на эмоции, возникающие во время просмотра произведений живописи или прослушивания музыки.



Предлагаем вам взглянуть на подборку красивых (и не очень) по мнению математиков формул, а в конце публикации — небольшой бонус.
Читать дальше →

Немного математики, или Почему я не покупаю лицензионный контент

Время на прочтение2 мин
Количество просмотров7.9K
Копирайт и т.н. «правообладатели» — предмет бесконечного холивара, в т.ч. на Хабре. Авторы и правообладатели твердят, что из-за «любителей халявы» они разоряются и помирают с голоду. В нижеприведённой статье я попытаюсь показать, что индустрия умирает исключительно вследствие неспособности авторов договориться.

Представьте, что появился сервис, который за 200 рублей в месяц предоставляет полный и неограниченный доступ ко всей закопирайченной музыке, фильмам и играм. Вы согласны оплачивать такой доступ?

«Не треснет ли у тебя рожа, милейший?!» — наверняка подумал ты, %username%, читая предыдущий абзац. Не, не треснет, отвечаю я.

Давай посчитаем вместе

Ближайшие события

Death Note, анонимность и энтропия

Время на прочтение16 мин
Количество просмотров77K


В начале “Death Note” местный гениальный детектив по сути занят деанонимизацией: он знает только то, что убийца существует где-то на планете. Никаких улик тот не оставляет, но довольно быстро оказывается пойман. Вообще-то хабр не площадка для обсуждения аниме, но такая же охота на того-не-знаю-кого порой случается и в реальном мире — достаточно вспомнить Сатоши Накамото, Dread Pirate Roberts или Q. Так что под катом перевод статьи (анонимного, кстати говоря, автора) о том, насколько происходящее в этом сериале связано с реальной анонимностью и что у его героя пошло не так.

Читать дальше →

Простыми словами о преобразовании Фурье

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение14 мин
Количество просмотров1.1M
Я полагаю что все в общих чертах знают о существовании такого замечательного математического инструмента как преобразование Фурье. Однако в ВУЗах его почему-то преподают настолько плохо, что понимают как это преобразование работает и как им правильно следует пользоваться сравнительно немного людей. Между тем математика данного преобразования на удивление красива, проста и изящна. Я предлагаю всем желающим узнать немного больше о преобразовании Фурье и близкой ему теме того как аналоговые сигналы удается эффективно превращать для вычислительной обработки в цифровые.

image (с) xkcd

Без использования сложных формул и матлаба я постараюсь ответить на следующие вопросы:
  • FT, DTF, DTFT — в чем отличия и как совершенно разные казалось бы формулы дают столь концептуально похожие результаты?
  • Как правильно интерпретировать результаты быстрого преобразования Фурье (FFT)
  • Что делать если дан сигнал из 179 сэмплов а БПФ требует на вход последовательность по длине равную степени двойки
  • Почему при попытке получить с помощью Фурье спектр синусоиды вместо ожидаемой одиночной “палки” на графике вылезает странная загогулина и что с этим можно сделать
  • Зачем перед АЦП и после ЦАП ставят аналоговые фильтры
  • Можно ли оцифровать АЦП сигнал с частотой выше половины частоты дискретизации (школьный ответ неверен, правильный ответ — можно)
  • Как по цифровой последовательности восстанавливают исходный сигнал


Я буду исходить из предположения что читатель понимает что такое интеграл, комплексное число (а так же его модуль и аргумент), свертка функций, плюс хотя бы “на пальцах” представляет себе что такое дельта-функция Дирака. Не знаете — не беда, прочитайте вышеприведенные ссылки. Под “произведением функций” в данном тексте я везде буду понимать “поточечное умножение”

Итак, приступим?

Задача N тел или как взорвать галактику не выходя из кухни

Время на прочтение34 мин
Количество просмотров49K



Не так давно я прочёл фантастический роман «Задача трёх тел» Лю Цысиня. В нём у одних инопланетян была проблема — они не умели, с достаточной для них точностью, вычислять траекторию своей родной планеты. В отличии от нас, они жили в системе из трёх звёзд, и от их взаимного расположения сильно зависела «погода» на планете — от испепеляющей жары до леденящего мороза. И я решил проверить, можем ли мы решать подобные задачи.
Читать дальше →

Фракталы в простых числах

Время на прочтение3 мин
Количество просмотров156K


Я обнаружил этот фрактал, когда разглядывал интерференцию волн на поверхности речки. Волна движется к берегу, отражается и накладывается сама на себя. Есть ли порядок в тех узорах, которые создаются волнами? Попробуем найти его. Рассмотрим не всю волну, а только вектор ее движения. «Берега» сделаем гладкими, для простоты эксперимента.

Эксперимент можно провести на обычном листке в клеточку из школьной тетради.
Читать дальше →

GPT-like модель «впервые сделала научное открытие»: что, как, и куда дальше?

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение21 мин
Количество просмотров115K

14го декабря в одном из самых авторитетных общенаучных журналов Nature была опубликована статья с, кажется, сенсационным заголовком: «ИИ-модели Google DeepMind превосходят математиков в решении нерешённых проблем». А в блогпосте дочки гугла и вовсе не постеснялся указать, что это — первые находки Больших Языковых Моделей (LLM) в открытых математических проблемах. Неужели правда? Или кликбейт — и это в Nature? А может мы и вправду достигли техносингулярности, где машины двигают прогресс? Что ж, давайте во всём разбираться!

Ну давай разберёмся →

Математик-пенсионер, «хакнувший» лотерею

Время на прочтение11 мин
Количество просмотров124K

Любитель головоломок


Джеральд Селби всегда любил загадки: там, где другие видели лишь шум, он стремился найти порядок и гармонию. Работая на фабрике Kellogg's по производству овсяных хлопьев, он занимался анализом материалов для увеличения срока годности продукции. Однажды, изучая хлопья других компаний, Джерри наткнулся на странную последовательность символов на обороте коробки General Mills. Вместо даты и фабрики-производителя там был отпечатан загадочный код. Джерри решил расшифровать его: взяв несколько коробок завтраков Kellogg's и General Mills, он начал сравнивать их влажность, сообразив, что хлопья с примерно одинаковой влажностью должны иметь близкие даты производства. Делая записи на бумаге, он выявил некоторые закономерности. Вскоре ему удалось расшифровать всё, что позволило определить место, дату и время изготовления. В более агрессивной сфере бизнеса «взлом» секретов конкурентов мог бы обернуться огромной выгодой, но не в производстве овсяных хлопьев, поэтому руководство восприняло его открытие без энтузиазма.
Читать дальше →

Алгоритмы быстрого умножения чисел: от столбика до Шенхаге-Штрассена

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение26 мин
Количество просмотров49K

При написании высокоуровневого кода мы редко задумываемся о том, как реализованы те или иные инструменты, которые мы используем. Ради этого и строится каскад абстракций: находясь на одном его уровне, мы можем уместить задачу в голове целиком и сконцентрироваться на её решении.

И уж конечно, никогда при написании a * b мы не задумываемся о том, как реализовано умножение чисел a и b в нашем языке. Какие вообще есть алгоритмы умножения? Это какая-то нетривиальная задача?

В этой статье я разберу с нуля несколько основных алгоритмов быстрого умножения целых чисел вместе с математическими приёмами, делающими их возможными.

Скорее к формулам!

Вклад авторов