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惊!有人出生8年才第一次过生日!

好玩的数学  · 公众号  · 数学  · 2016-12-10 10:24

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很多脑筋急转弯的书上都有这样一个问题:有人出生4年之后才第一次过生日,这是怎么回事?


这个问题的答案不难:他是闰年的2月29日出生的。比如在2004年2月29日出生,以后连续三年(2005,2006,2007)都不是闰年,2月都只有28天,没有29日,他要等到4年之后的2008年2月29日才第一次过生日。


可是,如果我们说有人出生8年之后才第一次过生日。你相信吗?


如果你了解闰年的规则,就知道出生8年之后才过第一次生日也是可能的。比如,他在1896年2月29日出生。不但出生之后的连续三年(1897,1898,1899)不是闰年,而且第四年1900年也不是闰年,都没有2月29日,再后面的三年(1901,1902,1903)也不是闰年,直到他出生之后的第8年1904年才是闰年,1904年2月29日才第一次过生日。


闰年的规则是:如果年份数是4的倍数而不是100的整数倍,那就是闰年;如果年份数是400的倍数,那也是闰年。在其余的情况下,或者年份数不是4的倍数,或者年份数是100的倍数但不是400的倍数,那就不是闰年。

 

为什么要有这样的规则?我们知道,一年就是地球绕太阳公转一圈的时间。平均起来,一年等于365.2422天。在制定历法时,只能让一年的天数是整数,最接近一年的当然是365天,所以只能规定一年365天。但这样一来,每年就少了0.2422天,由1÷0.2422=4.12882知道:差不多每4年就少了一天。因此,每4年就补充1天。按照历法规定,当年份数是4的整数倍时,就在这一年的2月份末尾补充1天,就是2月29日,这一年就称为闰年。

 

但是,每4年少的天数实际上是0.2422×4=0.9688,每4年补充1天其实是多补了1-0.9688=0.0312天,经过1÷0.0312=32.0513个闰年之后,就多补了1天,应当将这一天扣除,也就是扣除一个闰年。每4年闰一次,经过32个闰年就是32×4=128年。这128年本应当有32个闰年,应当扣除1个闰年,只保留31个闰年。

 

如果规定每128年扣除1个闰年,这样的规定不容易记忆,使用起来不方便。所以采用了另一种方法:以400年为单位来计算闰年的天数。400年包含3个128年零16年。3个128年应当去掉3个闰年,因此,现行的历法规定,在这400年中,年份数是100的倍数的4个闰年中,只保留其中400的倍数但不是400的倍数的3个闰年去掉。

 

400年除了包括3个128年之外还剩16年没有加以考虑。经过128÷16=8个400年之后,积累起16×8=128年,从这128年的闰年之中应当再扣除1个。8个400年也就是3200年。不过,人类迄今为止使用公历的历史还远不到3200年。而且,真的经过3000多年之后的地球的转动速度也可能还会有微小的变化,一年是否仍等于365.2422天尚不清楚,所以现在去考虑那么遥远的未来的事情还为时过早,到时候自然会有办法。

 

这个问题的以上算法,其实与用最佳分数近似值去逼近π的算法类似。这里是用分母较小的分数去逼近1年的365.2422。首先是将1÷0.2422=4.12882用整数4作为近似值,得到

产生4年1闰的规定。然后1-4×0.2422=0.0312的倒数

用整数32作为近似值,从而得到:


来源:选自《数学的神韵》,李尚志著,科学出版社。


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