بیشتر شبها مسیر برگشت به خونه رو پیاده برمیگردم. یک شب متوجه شدم که چند چراغ عابر پیاده که در مسیرم هستن، درست جلوی پای من سبز میشن. در واقع چراغهای راهنمایی برای ماشینهایی که موازی من حرکت میکردن سبز میشدن و در نتیجه چراغهای عابر برای من هم سبز میشدن (وگرنه ما که اهل تفسیر معجزه برای خود نیستیم).
فرض کنیم که چراغهای راهنمایی رو طوری تنظیم کردهان که وقتی چراغ برای یک ماشین سبز باشه، در تمام اون خیابون چراغهای بعدی هم برای اون ماشین سبز باشن. همینطور فرض کنیم که همهی ماشینها با یک سرعت حرکت میکنن. با این دو فرض، سرعت پیادهروی من چه ارتباطی با سرعت ماشینها داره؟ برای جواب کمی فکر کنین و بعد اسکرول کنین.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
سرعت پیادهروی من کسر گویا (rational) ای از سرعت ماشینهاست.
مثال: دو نفر در یک مسیر بستهی دو و میدانی با سرعتهای a و b میدون، مثلن در یک دایره، هرچند که شکل مسیر مهم نیست. اگر سرعتهای a و b برابر باشن، این دو نفر همیشه کنار هم هستن و یا این که یک فاصلهی مشخص رو همیشه با هم حفظ میکنن. اما اگه این دو سرعت متفاوت باشن، یک نفر که سرعت بیشتری داره، از اون یکی جلو میزنه. اما بعد از یک مدت، دوباره از پشت به اون کسی که سرعت کمتری داره میرسه.
سوال: در چه جاهایی از مسیر این دو نفر با هم ملاقات میکنن؟
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
شبیه به مثال چراغ عابر پیاده، اگر a مضرب گویا (rational) ای از b باشه، این دو نفر همدیگه رو در محلهای مشخص و ثابت و تکراریای ملاقات میکنن که اون رو هم نسبت a و b مشخص میکنه. مثلن اگر a سه برابر b باشه و با هم حرکت کنن، همیشه فقط و فقط همدیگه رو در ابتدای مسیر و نیمهی مسیر ملاقات میکنن.
سوال: در چه حالتی این دو نفر همیشه همدیگه رو در محلهای جدید ملاقات میکنن؟ به عبارت دیگه هیچ وقت در محلهای تکراری به هم نمیرسن و هرجا که همدیگه رو میبینن یک جای جدیده؟
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
جواب: اگر a مضرب گنگ (irrational) ای از b باشه (یا برعکس، b مضرب گنگی از a باشه؛ فرقی نمیکنه). برای مثال اگر سرعت یکی شون π (یعنی پی، همون عدد تقریبن برابر با سه و چهارده صدم) برابر اون یکی باشه یا مثلن ریشهی دوم دو و یا هر عدد گنگ دیگهای باشه، همیشه همدیگه رو در محلهایی ملاقات میکنن که قبلن ملاقات نکردهان.
سوال آخر: اگر دو نفر سرعتهاشون تصادفی انتخاب شده باشه، به چه احتمالی سرعتهاشون مضربهای گنگی از همدیگه است؟ (به عبارت دیگه چه مقدار احتمال داره که دو نفر که با سرعتهای تصادفی در یک مسیر میدون، همیشه همدیگه رو در جاهای غیرتکراری از مسیر ملاقات بکنن و حتا یک بار هم همدیگه رو در جای تکراری نبینن؟)
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
جواب: اگر اشتباه نکنم، صد در صد! تا جایی که من متوجه شدهام، اگر یک عدد تصادفی انتخاب کنیم، به احتمال صد در صد عدد گنگیه. فکر میکنم اگر دو عدد تصادفی هم انتخاب کنیم، به احتمال صد در صد نسبت به هم گنگ باشن (اما باز هم مطمئن نیستم). لطفن کمک کنین.