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:
(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。
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!
【发散思维】你知道哪些不可求长曲线?