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是不是任何曲线都可以测出其长度?

一般来说像圆周这样的曲线,可以用尺来测量其长度。如果尺长为s,首尾相接测量n次,则曲线的长度约等于ns,并且尺长越短,测出的长度越精确。而当尺长s趋向于0时,测出的长度ns就趋向于曲线的精确长度。那么是否这样的测量方法对所有的曲线都有效呢?或者说是否所有的曲线都能测出其长度呢?为此,先看一个例子。瑞典数学家冯·科赫在1904年构造了一条曲线,称为科赫曲线。构造过程如下:

(1)取一条长度为1的线段

(2)将线段三等分,用一个等边三角形的两边代替三等分的中间部分,原线段变成由4条长度为原线段长度1/3的线段组成的折线。

(3)对每一条线段重复上面的步骤。

(4)无限重复上述步骤,最后得到的一条曲线就称为科赫曲线

现在来测量一下科赫曲线的长度。

假设一开始的线段长度为1,如果用长度为1/3的尺测量,则需要测量4次,量出的长度为4/3。如果尺的长度为1/9,则需要测量16次,量出的长度为16/9。如果尺长为1/27,则需要测量64次,量出的长度为64/27。

一般地,如果尺长为(1/3)n,则需要测量4n次,测出的长度为(4/3)n。从中可以看出,如果尺长越来越短,即n越来越大,则测出的长度也越来越大。且当n无限增大,测出的长度也无限增大,不会接近某个确定数值,这就是说科赫曲线无法求出其长度,或者说,科赫曲线的长度是无穷大的!

由此可知,并非所有曲线都可以测出其长度的。

【发散思维】你知道哪些不可求长曲线

【本文关键词】曲线长度 测量 科赫曲线