'一個數學冷笑話引發的探究'

數學 人生第一份工作 返樸 2019-09-17
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數學研究其實一點都不神祕。專業數學家做的研究工作固然難度很高,不是一般人能夠做到的,但這不等於我們不能做一點數學研究——前提是,不要期望它給你“帶來一朝成名天下知”的現實好處。

不僅是數學,在任何學科中,只要願意思考,就能做研究。研究是探索的過程,而不是最後得到的結果。

撰文 | 婁文

數學研究其實一點都不神祕。專業數學家做的研究工作固然難度很高,不是一般人能夠做到的,但這不等於我們不能做一點數學研究——前提是,不要期望它給你“帶來一朝成名天下知”的現實好處。

不僅是數學,在任何學科中,只要願意思考,就能做研究。研究是探索的過程,而不是最後得到的結果。

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數學研究其實一點都不神祕。專業數學家做的研究工作固然難度很高,不是一般人能夠做到的,但這不等於我們不能做一點數學研究——前提是,不要期望它給你“帶來一朝成名天下知”的現實好處。

不僅是數學,在任何學科中,只要願意思考,就能做研究。研究是探索的過程,而不是最後得到的結果。

撰文 | 婁文

數學研究其實一點都不神祕。專業數學家做的研究工作固然難度很高,不是一般人能夠做到的,但這不等於我們不能做一點數學研究——前提是,不要期望它給你“帶來一朝成名天下知”的現實好處。

不僅是數學,在任何學科中,只要願意思考,就能做研究。研究是探索的過程,而不是最後得到的結果。

一個數學冷笑話引發的探究

上圖中的文字,中文意義如下:

請小心地計算下面的算式:

230-220×0.5=

你大概難以置信,這個算式的計算結果竟然是5!

這個算式,我相信大多數人,無論喜歡還是討厭數學的,都可以輕鬆地心算出結果是120。可是這位老兄為什麼會煞有介事地宣稱答案“竟然”是5呢?

噢!是不是他忘了先乘除後加減的規則?如果先算減法再做乘法,答案的確是5呢。

用運算順序解釋了得到“錯誤答案”的原因,似乎討論也可以告一段落了。不過這個解釋是不是太簡單了?總感覺哪裡不太對!

如果一直都沒想明白這個“不對的感覺”不對在哪裡,其實也沒什麼不對的。用不了幾天(也許只需要幾個小時)就會忘了這個算式,忘了這個不對的感覺。

不過既然已經提起了這個話題,我就趁著大家還有感覺,來說說到底不對在哪裡吧。這個隱藏的機關就在大家通常不太注意的標點符號上。感嘆號“!”作為數學符號,代表的是被稱為“階乘”的運算。“5!”就是5的階乘,根據定義,它的值等於5×4×3×2×1=120,剛好就是上面那個算式的“正確答案”!所以,老兄說“這個算式的答案是5!”,是完全正確的哦。

找到了這個隱藏的機關,是不是有一種兜兜轉轉繞了一大圈後,發現“原來你在這裡等我”的感覺?

嗯嗯,您開心就好,不用感謝我,因為這並不是我今天要講的重點。

我關心的是,在製作這個“機關”時,所用的算式230-220×0.5有多特別。換句話說,這個算式能替換成其他算式嗎?

我花了點時間思考了這個問題。原本打算把我的心得寫下來分享給大家,但動筆前我改了主意,因為我估計這樣一來,大多數人就會偷懶直接看我的分析,而不是自己動腦筋去思考了。我是過了把癮,卻浪費了一個給大家思考的機會。

不過,如果我只是這麼簡單地把問題提完就拍拍屁股走人,不僅有點不負責任,而且多半會招來磚頭或是臭雞蛋。所以,我下面提幾個具體的問題,給大家勾勒一條思考路徑。當然,這只是其中一個思考路徑,而不是唯一的標準。

問題一:構造形如 a-b×c 的算式,使得

a-b×c=120,

(a-b)×c=5。

同時滿足以上兩個等式的a, b, c有什麼特點?能否找到所有滿足要求的等式?

問題二:給定正整數n,構造形如a-b×c的算式,使得

a-b×c=n!,

(a-b)×c=n。

類似於問題一,請刻劃滿足要求的a,b,c的特點,從而找到所有這種形式的等式。

【提示】問題一的答案,有助於解決問題二。

問題三:構造一個包含多步四則運算的算式,使得按正確的計算順序得到的計算結果等於n!,而按錯誤的計算順序得到的計算結果等於n。類似於問題二,分析在這種形式的算式中出現的數有什麼特點。

【建議】嘗試構造形式“有趣”的算式,最好包含多於兩個運算。

事實上,數學研究的基本模式,就是從簡單的問題出發,嘗試去發現一般規律。而這是一個開放的思考和探索過程,考驗的是提出“好問題”的能力。上面提的三個問題,就可以作為數學研究的一個簡化例子。

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數學研究其實一點都不神祕。專業數學家做的研究工作固然難度很高,不是一般人能夠做到的,但這不等於我們不能做一點數學研究——前提是,不要期望它給你“帶來一朝成名天下知”的現實好處。

不僅是數學,在任何學科中,只要願意思考,就能做研究。研究是探索的過程,而不是最後得到的結果。

撰文 | 婁文

數學研究其實一點都不神祕。專業數學家做的研究工作固然難度很高,不是一般人能夠做到的,但這不等於我們不能做一點數學研究——前提是,不要期望它給你“帶來一朝成名天下知”的現實好處。

不僅是數學,在任何學科中,只要願意思考,就能做研究。研究是探索的過程,而不是最後得到的結果。

一個數學冷笑話引發的探究

上圖中的文字,中文意義如下:

請小心地計算下面的算式:

230-220×0.5=

你大概難以置信,這個算式的計算結果竟然是5!

這個算式,我相信大多數人,無論喜歡還是討厭數學的,都可以輕鬆地心算出結果是120。可是這位老兄為什麼會煞有介事地宣稱答案“竟然”是5呢?

噢!是不是他忘了先乘除後加減的規則?如果先算減法再做乘法,答案的確是5呢。

用運算順序解釋了得到“錯誤答案”的原因,似乎討論也可以告一段落了。不過這個解釋是不是太簡單了?總感覺哪裡不太對!

如果一直都沒想明白這個“不對的感覺”不對在哪裡,其實也沒什麼不對的。用不了幾天(也許只需要幾個小時)就會忘了這個算式,忘了這個不對的感覺。

不過既然已經提起了這個話題,我就趁著大家還有感覺,來說說到底不對在哪裡吧。這個隱藏的機關就在大家通常不太注意的標點符號上。感嘆號“!”作為數學符號,代表的是被稱為“階乘”的運算。“5!”就是5的階乘,根據定義,它的值等於5×4×3×2×1=120,剛好就是上面那個算式的“正確答案”!所以,老兄說“這個算式的答案是5!”,是完全正確的哦。

找到了這個隱藏的機關,是不是有一種兜兜轉轉繞了一大圈後,發現“原來你在這裡等我”的感覺?

嗯嗯,您開心就好,不用感謝我,因為這並不是我今天要講的重點。

我關心的是,在製作這個“機關”時,所用的算式230-220×0.5有多特別。換句話說,這個算式能替換成其他算式嗎?

我花了點時間思考了這個問題。原本打算把我的心得寫下來分享給大家,但動筆前我改了主意,因為我估計這樣一來,大多數人就會偷懶直接看我的分析,而不是自己動腦筋去思考了。我是過了把癮,卻浪費了一個給大家思考的機會。

不過,如果我只是這麼簡單地把問題提完就拍拍屁股走人,不僅有點不負責任,而且多半會招來磚頭或是臭雞蛋。所以,我下面提幾個具體的問題,給大家勾勒一條思考路徑。當然,這只是其中一個思考路徑,而不是唯一的標準。

問題一:構造形如 a-b×c 的算式,使得

a-b×c=120,

(a-b)×c=5。

同時滿足以上兩個等式的a, b, c有什麼特點?能否找到所有滿足要求的等式?

問題二:給定正整數n,構造形如a-b×c的算式,使得

a-b×c=n!,

(a-b)×c=n。

類似於問題一,請刻劃滿足要求的a,b,c的特點,從而找到所有這種形式的等式。

【提示】問題一的答案,有助於解決問題二。

問題三:構造一個包含多步四則運算的算式,使得按正確的計算順序得到的計算結果等於n!,而按錯誤的計算順序得到的計算結果等於n。類似於問題二,分析在這種形式的算式中出現的數有什麼特點。

【建議】嘗試構造形式“有趣”的算式,最好包含多於兩個運算。

事實上,數學研究的基本模式,就是從簡單的問題出發,嘗試去發現一般規律。而這是一個開放的思考和探索過程,考驗的是提出“好問題”的能力。上面提的三個問題,就可以作為數學研究的一個簡化例子。

一個數學冷笑話引發的探究

本文經授權轉載自微信公眾號“歐拉數學薈”。

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《返樸》,一群大科學家領航的好科普。國際著名物理學家文小剛與生物學家顏寧共同出任總編輯,與數十位不同領域一流學者組成的編委會一起,與你共同求索。關注《返樸》(微信號:fanpu2019)參與更多討論。二次轉載或合作請聯繫[email protected]

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