7

Четыре самых часто встречавшихся мне математических заблуждения

Раз уж я зарегистрировался, то попробую не только комментарии писать.


Заблуждение 1

"Лобачевский доказал, что параллельные пересекаются".


На самом деле

Параллельными и у Евклида, и у Лобачевского по определению называются прямые, лежащие в одной плоскости и не пересекающиеся. Поэтому параллельные прямые не пересекаются ни у Евклида, ни у Лобачевского. У Римана тоже не пересекались бы, но их там нет - в геометрии Римана пересекаются любые две прямые.


Откуда это пошло


Скорее всего, это искажённая формулировка "в геометрии Лобачевского две прямые, порознь параллельные третьей, могут пересекаться".

В геометрии Лобачевского через точку вне данной прямой можно провести по крайней мере две различные прямые, параллельные данной. Поэтому у Евклида две прямые, порознь параллельные третьей, обязательно параллельны сами. У Лобачевского это не так: две прямые, порознь параллельные третьей, могут пересекаться - хотя, разумеется, не обязаны это делать.


Заблуждение 2

Если вероятность события равна 0, событие невозможное. Если вероятность события равна 1, событие достоверное.


На самом деле

Определение достоверного и невозможного событий никак не связаны с вероятностью. Событие достоверно не тогда, когда его вероятность равна 1, а тогда, когда никаких других вариантов нет, и событие обязательно произойдёт. Аналогично, событие является невозможным тогда, когда оно ни при каких условиях не может произойти. Вероятность любого достоверного события в самом деле равна 1, но не любое событие с вероятностью 1 достоверно. Аналогично с невозможным событием.

Вот пример события, имеющего вероятность 0, но не являющегося невозможным.

У нас есть игральная кость. Мы будем подбрасывать её до выпадения первой шестёрки. Как только выпадет шестёрка, мы остановимся.

Искомое событие - "в ходе эксперимента шестёрка так и не выпадет, и мы не остановимся никогда". Оно возможно: на каждом броске шестёрка может не выпасть, значит, она может не выпасть никогда. Но вероятность этого события меньше любого наперёд заданного положительного числа - значит, она равна 0.

Пример события вероятности 1, не являющегося достоверным, придумайте сами.


Откуда это пошло

Люди плохо различают прямые и обратные утверждения и временами видят эквивалентность там, где её на самом деле нет. Вероятно, это именно такой случай.


Заблуждение 3

"Вероятность этого стремится к нулю!"


На самом деле

По определению, вероятность любого события - это число от 0 до 1 включительно. Это не последовательность и не функция какого-либо аргумента, поэтому она не может никуда стремиться. Она может быть очень мала, может быть даже равна нулю - но стремиться куда-то могут только функции (при изменении аргумента) или их частный случай, последовательности (при возрастании номера). Не числа.

Более того, выражение "x стремится к A" в математике само по себе не имеет смысла. Смысл имеет только полная формула: "y(x) стремится к А при x стремящемся к B".


Откуда это пошло

Теория вещественных чисел, а уж тем более теория пределов - очень сложные области. Многим людям не хватает способности их почувствовать. При этом выражение "стремится к нулю" красивое, и людям кажется, что "величина стремится к 0" - просто красивый способ сказать "величина очень мала".


Заблуждение 4

Если 1 разделить на 0, то результат равен бесконечности.


На самом деле

Здесь сразу две ошибки. Во-первых, операция деления на 0 не имеет смысла, поэтому у такого "деления" нет никакого результата. Во-вторых, символ "бесконечность" не является числом и поэтому не может являться результатом какой бы то ни было аримфметической операции.

Для знатоков подчеркну, что неархимедов анализ не спасёт: в поле гипердействительных чисел по-прежнему нельзя делить на 0.


Откуда это пошло

Вероятно, из записи пределов, означающих неограниченный рост. Люди видят запись "предел равен бесконечности" и начинают использовать этот символ так, как его нельзя использовать.

0
Автор поста оценил этот комментарий

Никогда не встречал в формулировке "Лобачевский доказал, что параллельные пересекаются". "В геометрии Лобачевского параллельные прямые пересекаются" - встречал, а так нет.


"Вероятность этого стремится к нулю" вполне может иметь смысл. Например, если берется не одно событие, а их последовательность. Пример из твоего же второго пункта: событие An означает "в первых n бросках не выпало шестерки". Тогда P(An)→0 при n→∞.


А в расширенной комплексной плоскости делить на ноль можно. И там 1/0=∞.


И откуда ты взял эти заблуждения? У меня такое чувство, что сам придумал практически на пустом месте.

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

0. Замечания правильные :). Спасибо. Нет, не сам придумал, все 4 встречал in the wild.

1. С бесконечно удалённой точкой не очень-то можно проводить арифметические операции, то есть она - всё-таки не число. Но да, это соотношение имеет место.

2. В случае с вероятностью - конечно, если есть последовательность, то может быть и стремление к 0. Понятно, что оно является заблуждением, когда применяется к отдельному событию.

показать ответы
1
Автор поста оценил этот комментарий

Множество действительных чисел по определению непрерывно, и между 0 и любым малым EPS всегда найдётся ещё одно вещественное число

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Ну да. И что?

Наше число (обзовём его P) неотрицательно, но меньше любого наперёд заданного. P не может быть положительным именно в силу того, что вы сказали: если P>0, то между P и 0 найдётся ещё какое-то положительное число, и P будет больше него. А оно меньше любого наперёд заданного числа.

показать ответы
0
Автор поста оценил этот комментарий

и это число будет только лишь ближе к 0, но не равным 0. Бесконечно-малая величина.

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Значением вероятности не могут быть актуальные бесконечно малые, потому что вероятность не определена для гипердействительных чисел. А в множестве действительных чисел актуальных бесконечно малых нет.

Поэтому вероятность - это действительное число от 0 до 1. И про эту конкретную вероятность известно, что она меньше любого наперёд заданного положительного числа. Чему же она равна в таком случае?

показать ответы
0
Автор поста оценил этот комментарий
Эти операции не определены. Я с тем же успехом могу спросить, сколько будет 1/0 в обычном комплексном случае.
Но от того, что некоторые операции с числом не определены, оно не перестает быть числом. Ты ведь не скажешь, что 0 - это не число в обычном случае, раз 1/0 не определено?
раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Есть некоторая разница между запретом деления на 0 и запретом любого вычитания и деления с бесконечностью.

Если считать бесконечность числом, расширенная комплексная плоскость перестаёт быть полем. Именно на этом основании я считаю бесконечность "не числом".

показать ответы
0
Автор поста оценил этот комментарий
Таки в расширенной комплексной плоскости ∞ принимается именно за число. На то она и расширенная. Иначе никакого отличия от обычной не было бы, как и смысла вводить расширенную.
раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Ну тогда скажите, сколько будет ∞ +7? ∞ +8? ∞ *3i? 2*∞-i*∞? ∞ - ∞? (∞ +7) - (∞ +8)?

Не число. Символ со специальными свойствами. Некоторые операции выполнять можно - но большинство нельзя.

показать ответы
0
Автор поста оценил этот комментарий

При этом у нас всегда есть определённое число N бросков. А 0 получится только в случае, когда N стремится к бесконечности. Но это уже не просто вероятность какого-то события, а скорее функция вероятности, и опять таки она не равна нулю, а только лишь стремится к 0, что будет являться горизонтальной асимптотой для этой функции.

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Нет. У нас нет "определённого числа бросков". Мы считаем вероятность события "шестёрка не будет выброшена никогда". Определённое число бросков получается только в нашем доказательстве.

0
Автор поста оценил этот комментарий
вероятность невыпадения шестёрки за это количество бросков станет меньше EPS

Но это не значит что вероятность равна нулю. При бросках больше этого номера вероятность будет лежать в (0, EPS).


При любом числе бросков вероятность всегда будет строго больше нуля. Какой же это "честный 0"?

∀n∈N P=(5/6)^n>0 ~ ∄n∈N P=0


Ну а если переходим к пределу, это уже не "вероятность равна нулю", а предел функции P(n)=0 при n→∞ (сами же всё сказали в Заблуждении 3).

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Для вас не очевидно, что вероятность того, что шестёрка не выпадет никогда, не больше, чем вероятность того, что шестёрка не выпадет за N бросков, для любого N?


Это вроде бы очевидно. Ну давайте докажу, чего уж. Возьмём некоторый номер N. Для того, чтобы шестёрка не выпала никогда, необходимо, чтобы шестёрка не выпала за первые N бросков (и, кстати, недостаточно!).

Поэтому вероятность того, что шестёрка не выпадет никогда (обзовём её P), не может больше, чем вероятность того, что шестёрка не выпадет за первые N бросков (а это пусть будет P(N)).


То есть P <= P(N).


И это верно для любого N.


Но сколь бы малое положительное число EPS мы не взяли, найдётся номер Neps, начиная с которого P(N) будет меньше EPS.


Тогда для любого EPS > 0 верно, что


P <= P(Neps) < EPS.


Это как раз и означает, что P меньше любого наперёд заданного положительного числа.


И это - вероятность, то есть это число от 0 до 1 включительно.


Ну так чему она равна?

0
Автор поста оценил этот комментарий

Вот доказательство. Сделано было в Компасе, между прочим программа сертифицирована и врать не будет.

Две вспомогательные параллельные прямые на плоскости пересекаются если включить перспективу :)

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Извините, пересекаются не две параллельные прямые, а изображения двух параллельных прямых :).

0
Автор поста оценил этот комментарий
Параллельные прямые пересекаются в бесконечности. Это недоказуемо, но я видел.
раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

:) :)

2
Автор поста оценил этот комментарий

У тебя в заблуждении 2 прибежало заблуждение 3. Вероятность невыпадения шестерки таки не равна нулю, она просто очень близка к нему. )

Так что со вторым пунктом надо бы тебе получше примеры придумать - и события, вероятность которого РЕАЛЬНО ноль, при этом оно МОЖЕТ произойти, так и события, вероятность которого 1, но оно может и не произойти.

Вероятность 1 означает, что в условиях учтено всё, если событие не произойдёт в ходе какого-то "непредвиденного" фактора, то это значит, что в учёте вероятности не было учтено влияние всех вероятностоформирующих факторов.


Унылый пример вероятности 1 от криворуких задачников - "до конца футбольного матча осталась 1 секунда, победитель ведёт со счётом 1000:0, на один гол нужно не менее 1 секунды. Рассчитать вероятность победы первой команды". И тут хоппа, на половине 59-ой секунды вогоны взрывают Землю, результат - первая команда не победила, вторая не проиграла.

Это не значит, что это событие с вероятностью 1, которое не произошло, это значит, что не были учтены ВСЕ возможные факторы, могущие повлиять на исход игры.

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Вероятность того, что шестёрка НЕ выпадет в первый бросок - 5/6.

Вероятность того, что шестёрка НЕ выпадет ни в первый, ни во второй бросок - (5/6)*(5/6) = (5/6)^2.

Вероятность того, что шестёрка НЕ выпадет за первые N бросков - (5/6)^N. С увеличением N это число неограниченно приближается к 0. Если взять любое, сколь угодно маленькое положительное число EPS, мы сумеем указать номер, начиная с которого вероятность невыпадения шестёрки за это количество бросков станет меньше EPS.

Так что нет, там не "близость к 0", там совершенно честный 0.

показать ответы