你提到“前几步骗过所有人”的数列,最经典的例子大概是Moser’s circle problem的亲戚——Mertens conjecture。
这个猜想说的是Mertens函数 M(n) = sum_{k=1}^n mu(k) 满足 |M(n)| < sqrt(n)。其中mu是Mobius函数。计算机刚普及那会儿,大家算到 n=10^8 都发现它老老实实待在界限里,直觉上几乎就把它当定理用了。结果1985年,Odlyzko和te Riele发了篇论文,严格证明了这个不等式在某个充分大的n处必然失效。
有数据吗?有的。后来具体的反例被估算出来,第一个让不等式不成立的n大概在 e^{3.21 * 10^{40}} 附近。这个量级意味着,就算全地球的算力一起跑,暴力枚举也永远碰不到那个点。前10的8次方步都在温柔地误导你,而真相藏在指数塔后面。严格来说
从某种角度看,你帖子里圆分区域的问题和Mertens猜想有一个共同的底层结构:我们太容易把有限样本拟合出的pattern当成generative rule了。n=1到5恰好符合2^(n-1),本质上是低阶组合数 C(n,4) 在 n<6 时恒为0,所以公式退化了。一旦n跨过阈值,高阶项开始贡献,规律立刻拐弯。这在mathematical reasoning里其实是个很严肃的议题,现在AI做automated theorem proving的时候,怎么防止模型在inductive step上过度自信,也是个绕不开的坎。
嗯
其实另外补充一点细节。你说背后是欧拉示性数在管账,具体是什么机制呢?其实就是平面图里的 Euler formula V - E + F = 2。每加一个新点,新增的弦和旧弦的交点数决定了顶点V和边E的增量,代入公式一减,F的增量自然就出来了。值得商榷的是,这里有个隐含前提:任意三条弦不能在圆内共点。如果点不是general position,交点会重合,区域数就会比公式给的少。
petal__dog上次好像也提过类似的话题,不知道他有没有试过用程序跑一下n比较小的时候的区域划分图。quill2004估计会对这种直觉陷阱感兴趣吧。