數學的直覺陷阱(中)
因此,是否只要規定三角形的邊長趨近於零,就可以用任意的三角化分割來逼近曲面的面積呢?直覺上來講沒錯啊,當三角形的邊長越來越小的時候,無論是怎樣的凹凸曲面,多細小的「山谷」,三角形都可以逐漸貼平。
對照一般我們學過的黎曼積分,是將要積分的函數 f 在定義域上做任意的分割,在每個區間都任意選一個點 s 來代表這個區間的函數值。用 f(s) 乘以此區間的長度,就是下圖每個粉紅色長方形的面積。把這些面積加起來,叫做黎曼和。若是每個區間的長度趨近於零,不管怎麼樣分割、不管怎麼樣取代表點 s,黎曼和都會趨近於一個定值,我們稱這個函數 f 黎曼可積,而這個定值就叫做黎曼積分,也就是曲線下方圍成的面積。
現在我們要做的很類似,將要求面積的函數 f 在定義域上做任意的三角化分割,接下來把這些三角形的頂點 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) 對應到空間中 (x1, y1, f(x1, y1)), (x2, y2, f(x2, y2)), (x3, y3, f(x3, y3)),形成一個新的三角形。將這些三角形的面積加起來,暫且叫做「Hypo Sum」好了。如果我們三角形切得夠細,每個三角形的邊長都趨近於零,是否對於任意的三角化分割,Hypo Sum 都會趨近於一個定值,也就是曲面的面積呢?

(右圖只有畫出兩個空間中的三角形而已,也就是紅色和綠色的。剩下的再畫下去會看不懂)
經過我這樣的類比以後,是不是對這樣子的算法很有信心呢?畢竟他和黎曼積分長得那麼像!應該沒問題吧。結果我又錯了。(待續)

