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第6部分

題:有81個球,其中1個球比較輕,其餘80個球重量相同,所有的球大小都是一樣的。現在我給你一個沒有刻度、沒有砝碼的天平,你最多用多少次,能把這個比較輕的小球找出來?最多用多少次,這好辦,一個一個地稱不就行了嗎?這是對的,但不叫數學。有智慧的人怎麼辦呢?你看,我把那81個小球,平均分成3堆,一堆27個,然後這堆放在這個盤上,那堆放在那個盤上,一稱,這兩堆只要是重量相同,好了,小球就藏在沒稱的那一堆裡;如果這兩堆重量不一樣,好了,哪一堆輕,小球就藏在哪一堆,這就把藏著較輕的小球的那27個球找出來。然後再平均分成3份,一堆9個,再稱一次搞定了,又找出了藏著較輕小球的那一堆。照此辦理,最多用4次,就能把這個較輕的小球給找出來。這就是數學培養出來的智慧。

再看一道題,甲乙兩個人往一個圓盤上擺硬幣,硬幣的面積是一樣的,然後甲往上放1枚,乙再往上放1枚,依此類推。那麼大家想一想,硬幣放得越多,圓盤的面積就越少,總有那麼一個時刻,其中一個人拿著硬幣往上放的時候,就沒地放了。問題是甲乙兩個人,就這樣放,輪到誰的時候放不下了?亂放肯定不行,最後的答案是什麼呢?乙最先沒法放。怎麼放呢?甲拿著這枚硬幣,放在那個圓盤圓心的位置上,然後乙隨便放,乙放1枚硬幣,那麼關於圓心總能找到1個對稱點,甲就總放在對稱的那個地方,那麼大家想想,無論乙怎麼放,只要乙能夠放得下,甲肯定能找著那個對稱點,一定能放上。最終呢,肯定是乙沒地方放了。這就是數學智慧的體現,你們感覺數學好玩吧!

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第26節:數學語言最準確

現在咱們再看一個題,這是一張紙(如下圖所示),我把它對摺一次,然後沿著中軸線,再把它對摺一次,經過這兩次處理,然後我用剪刀沿這個摺好的正方形中線橫豎各剪一次,問剪成了幾塊?多麼好的數學題,不需要什麼數學背景,就是鍛鍊你的思維。一塊塊數當然可以,但還可以找找規律和方法。

這個方法是什麼呢?大家看上圖,剪刀的剪痕就相當於圖二中的粗線,你把紙重新攤開的時候,你看這線條清清楚楚地畫在原來的那張紙上,原來的那張紙被這個粗線方框分成九部分了,是不是?所以答案應該是九部分。它就有這樣一種聯想,你得從摺疊後的狀態,聯想到剪刀進去之後,在原來那張紙上,留下一種什麼樣的痕跡,所以一觀察,答案一目瞭然,這是數學的智慧。

數學語言最準確

數學還有一個很大的特點,就是準確。我不知道大家是否聽說過,人世間最準確的語言其實就是數學語言。好比說我今年的收入是5萬塊錢,明年的收入要增長1倍,就相當於收入是10萬;說我增長2倍,那就相當於,第二年是5萬加上增長的2倍,是15萬。增長2倍和增長到原來的2倍,這是兩個概念,所以數學要求表達非常準確。

不僅表現在語言的準確上,它在具體問題上的準確性也是令人驚歎的。我上大學的時候,物理課本上有這麼一個題目,當時把我折磨得不得了。說一個山坡,它的傾斜度是15°,在這個山坡下面有一門大炮,炮的仰角是30°。這門炮以一個初速度發射了一發炮彈,問能落在那個斜坡的什麼地方?當時用物理的方法解起來,就感覺挺費勁,後來我想,我是數學系的學生,是不是應該用數學的方法來解呢?結果很容易就解出來了。什麼辦法呢?首先我建立一個直角座標系,把那個斜坡看成是一條直線,把它的方程寫出來,那發炮彈離開炮筒的一刻,它做斜上拋運動,是一條拋物線。於是問題就變成,拋物線和直線求交點,結果就變成一個非常簡單的問題,所以解起來就比較輕鬆了。

考大學之前,我還做過一個物理的題目,說在1萬米的高空有一架飛機正在飛行,要對著地面的一個目標投彈,問它要從離那個目標多遠的地方開始投彈?這個問題要用物理的方法來研究,還真的有點兒難,最好的解法是什麼?那個炮彈離開飛機的那一刻,它的初速度和飛機的速度一樣,所以這是一個斜下拋運動,斜下拋運動的軌跡是一條拋物線,那麼問題就變成了,求那個目標正好在拋物線上的座標。所以你看用數學的方法來解決現實問題,又簡單又準確。

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第27節:數學有一種驚人之美(1)

數學有一種驚人之美

數學的美那可不得了,美在什麼呢?美在它的對稱和諧,美在它的跌宕起伏,美在它的波瀾壯闊