如何判斷一個「由某無理數的每一位組成的數列」中是否出現了所有兩位數?

比如,e是2.71828 18284 59045 2353602874 71352 66249 77572 47093 69995 9574
然後我們就可以把它寫成這樣一個數列:27,18,28,18,28,45……
還有斐波那契數列,π,√3也可以寫成這樣的數列
什麼樣的方法能判斷這種數列中是否出現了所有兩位數呢?


如果只是兩位數的話,寫個程序跑一下,數量級在100*ln(100)次左右就能驗證出來了。
但是想不通過暴力計算驗證,通過解析方式嚴格證明,或者想證明對任意n位數有相同的結論,是非常難的。目前還沒有人能證明e,π,√2是正規數。

參考:
無理數的數列是隨機數列嗎?
Normal number

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寫點關於@acel rovsion答案的評論吧,在評論里不方便寫,就放到答案里了。
我的理解是,你引用了對無理數正規性的研究,就是我們觀察的無理數,包括pi,e,sqrt{2}中每個數字出現的統計頻率可以認為是相等的。因此,有理由做這麼一個假設:
pi,e,sqrt{2}的小數表示下,每位出現每個數字的概率是獨立的均勻分布。在這個假設下相鄰兩位出現每種二位數組合的概率都大於零,由於這個「隨機試驗」會重複無限次,所以每種組合「必然」會出現。
我這樣理解沒錯吧?

評論1:對於pi,e這類無理數,和我們隨便構造的無理數,比如:0.101001000100001…… 或者「第i個質數後兩位組成的數列」有什麼分別?如果我理解得沒錯,我建議你在答案里寫明假設:「假設pi,e具有正規性」。這個是一個沒得到證明的猜想,所以要標明。

評論2:你最後用概率來證明,這個是很有問題的。所謂的概率是要放到概率空間下,也就是拋棄了pi和e本身的確定性,把他們當成隨機數列。那在概率空間下,你不可能「證明」這個結論。你只能說他是「幾乎必然」(almost surely)發生的,也叫"以概率1發生"(with probability 1)。但是你不能說他必然發生,所以我認為不能說是「證明」。這個道理等價於:概率為 0 的事件,必然不能發生嗎?概率為 1 的事件,必然能發生嗎?

上面那個評論2是我搞錯了,正規數裡面所謂的概率是一個統計值而不是普遍意義下的概率,所以這個證明是有效的。


針對特定的無理數做窮舉,可以證明,但不可以證偽。
針對普遍意義上的無理數,肯定是不成立的,比如你看:
0.808008000800008....(每次多一個0)


用程序窮舉就行了,以e≈2.71828 ...為例,
考慮27, 71, 18, 82, 28……相鄰的
可以看出,從小數點後第371位開始出現了所有兩位數:

fromDig[{x_, y_}] := 10 x + y;
fromDig[{0, _}] := Sequence[];
f = fromDig /@ Partition[RealDigits[E, 10, #][[1]], 2, 1] ;
c = 1; 1 //. x_ /; Union@f@x != Range[10, 99] :&> ++c;
c


窮舉


首先說,我不知道標準答案。然後說說我的想法。

首先想請樓主補充回答我下面的兩個問題:
1、問題從何而來?算是科研習慣吧,很想知道為什麼要做這件事,之後才會考慮要不要做。
2、以pi為例,只要27,18,28,18...這樣的數列么?是否要考慮27,71,18,82,28,81,18,... ?

對於樓主提出的問題,我不知從何下手,首先想到的是寫段代碼窮舉之……


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