時候,我喜歡 9 這個數字了,因為它藴含許多特性。
我想你看一個例子,請照著下列魔力數學指示:直覺告訴我你正在想數字是 9,?(如果不是話,你該回過頭驗算一下。
)是什麼讓 9 這個數字如此?我們會本章看到它一些特性,然後我們會考慮有另一個世界存在,那裡 12 和3 功能相等而且完全合理! 如果你每個數字各自位數相加,每次會得到 9。
讓我們挑其中幾個來試試看:18 各個位數和是 1 + 8 = 9;27 是 2 + 7 = 9;144 是 1 + 4 + 4 = 9。
但是慢著,這裡有一個例外:99 位數和是 18,不過 18 本身是 9 倍數。
所以我們得到下面這個結論,這件事你可能小學學過了,而我們後會這一章中解釋:如果一個數字是 9 倍數,那麼它各個位數和是 9 倍數(反之亦然)。
舉例來説,123,456,789 位數和是 45(9 倍數),所以這個數 9 倍數。
反過來説,314,159 位數和是 23(非 9 倍數),所以這個數不是 9 倍數。
讓我們這個規則來瞭解前面那個魔術戲法,並仔細檢驗其中代數。
你想一個數字,我們稱N。
乘上三倍後你會得到 3N,下一步變成 3N + 6。
這個數字乘上三倍是 3(3N + 6)= 9N + 18, 9(N + 2)。
嘗試方法一和方法二之前,試著找出一個告示牌,上面標有這座山高度。


(編:這整數性質之一,任何一個 a 倍數乘上任意整數,還是 a 倍數)你計算這個數字各個位數和,你會得到一個 9 倍數(可能是 9 或 18 或 27 或 36),而且這些數目的各個位數和為 9。
有另一個我歡用魔術戲法,它是前面那個魔術變形。
找一個有計算機人,請他下列四位數中挑出一個:這些數字是 π(第八章)前四位數、e(第十章)前四位數、幾個費氏數(第五章),以及四位數最大值。
請他所選四位數乘上任何一個三位數,結果會是一個你可能會知道六位數或七位數。
接下來請他腦海中圈出答案中任一位數,但不要是 0(因為它像是個圓圈了!),然後要他任意順序所有沒圈起來數字唸出來,並且專心想著那個剩下數字。
你只要注意,可以地揭開答案了。
所以説秘密是什麼呢?請注意,能選擇這四個數字是 9 倍數。
既然是一個 9 倍數開始,那麼乘上一個整數後結果會是 9 倍數,因此它位數和會是 9 倍數。
隨著數字唸出,你只要它們統統相加,藏起那一個數字加上後能使總和變成 9 倍數。
舉例來説,設他唸出 5、0、2、2、6 和 1,這些數字總和是 16,那麼藏起來數字是 2,因為加上後能得到接近 9 倍數,18;如果唸出來數字是1、1、2、3、5、8,總和 20,那麼隱藏數字是 7,這樣才能得到 27;設你唸出的數字相加得到 18,他藏起來是哪個數字?於我們告訴過他不要圈選 0,所以缺少數字是9。
但為什麼一個 9 倍數其位數和是 9 倍數呢?讓我們來看看下面這個例子,當 3456 10 次方項表示時,看起來如下式運用邏輯,如果一個數字位數和是 9 倍數,此數本身是 9 倍數(反之亦然:任何一個 9 倍數其位數和是 9 倍數)。
編:任何一個整數,可以寫成 9 倍數+各個位數數字和,上式第四行,因此只要各個位數數字和是 9 倍數,整個數字會是 9 倍數。
三角學能讓我們解出一些無法用古典幾何學處理幾何題目,舉例來説,考慮下面這個問題:一個量角器和一個袖珍計算機,測出附近某座山高度。
於這個問題,我們提出五種解法。
實際上,前三種解法點數學沒用上!爬上山頂,你計算機下丟(這可能需要上力氣),然後測出計算機撞到地面所需時間(或聆聽下方揹包客尖叫聲)。
如果總共花費了 t 秒,且空氣阻力和終端速度帶來影響,那麼標準物理學方程式會指出這座山 16t2 英尺。
這個方法缺點是空氣阻力和終端速度影響可能,所以你計算會變得,而且要找回這台計算機不太可能了。
除此之外,這個方法需要用到計時器可能你計算機上。
要説優點話,是這個方法並需要用到量角器。
找一位保育巡查員,然後你嶄新量角器他交換山峯高度這項情報。
如果你找不到任何保育巡查員,那看看附近有沒有一位男士,他一身古銅色肌膚表示他可能花了很多時間待户外,因而可能你這個問題答案。
這個方法優點是你有可能會交到朋友,而且需要犧牲你計算機。
此外,如果你這位深膚色男士回答心存懷疑,你是可以爬上這座山,然後採用第一個方法找出答案。
這個方法缺點是你可能會失去你量角器,冠上賄賂罪名。
嘗試方法一和方法二之前,試著找出一個告示牌,上面標有這座山高度。
這麼做處是你需要犧牲任何一項裝備。
☺,如果這三種方法不合你意,那麼我們訴諸於數學解法,本章主題。
「三角學」(trigonometry)字面上三角測量意思,這個詞字根源希臘文「trigon」和「metria」。
接下來我們分析一些經典三角形開始。
等腰直角三角形包含一個 90º 角,它另外兩個角,所以兩者是 45º(因為三角形內角和180º),這樣三角形我們稱 45−45−90 三角形。
如果兩個直角長度是1,那麼畢氏定理,斜邊是 。
請注意,任何等腰直角三角形邊長比例是 ,如下圖所示。
一個三角形中,每個邊長,而且每個角大小是 60º。
如果我們一個三角形分成全等兩半,如下圖所示,會得到兩個其內角是 30º、60º 和 90º 直角三角形。
如果這個三角形邊長 2,那麼內含兩個直角三角形斜邊長會是 2,而直角邊長 1。
畢氏定理,直角邊長會是。
因此,所有 30− 60− 90 三角形比例會是 (可以學學我, 1、2、 這個順序來記憶)。
是如果斜邊 1,則另外兩個邊長是 以及 。
研究數學時,有一點,那你可以證明一件事情千真萬確毋庸置疑,這讓數學和其他科學有所不同原因。
其他科學中,我們會因為一些法則符合現實世界情況而接受它們,但是如果證據出現了,這些法則是可以反駁或是修改。
然而數學中,某個理論證實,它不變。
舉例來説,歐幾裏德兩千年前證明出「質數有無限多個」,我們無法再説什麼或做什麼來反駁這個理論性。
科技來來去去,但是定理亙古不變。
正如一位數學家哈代所説數學家其像畫家或詩人,大家創造規律,但如果數學家創造出來規律永恆,那是因為背後是理念建構而成。
我來説,證明出一個數學定理讓學術地位最佳途徑。
數學不僅能證明某事正確,能用來證明某事無可能。
有時候,人們會説:「你證明存在事情存在。
」我想這説你無法證世界上並沒有紫色牛,因為可能哪天突然會出現一隻。
但是數學中,存在是可以證明。
邏輯存身條件,見得要形物呈現,但只要夠周全,其適用可以超越時空。


延伸閱讀…
你第一次(第二或第三次)遇上這些證明時可能會覺得有點嚇人,所以需要一點時間來適應。
不過掌握到了訣竅,你閲讀和寫出這些證時候會變得。
證明像一個講得很精采笑話或是故事,會讓你結局滿意。
你説説我第一次證明某事可能經驗。
我時候,喜歡各種遊戲和謎題。
有天,一位朋友拿了一個遊戲裡謎題來挑戰我,想我啦。
他出示一個八乘八空白棋盤,然後拿出了 32 張一乘二大小骨牌。
他問:「你能這32 張骨牌這個棋盤鋪滿嗎?」我説:「那,只要每一排放上四張骨牌就行了,像這樣。
」「,」他説,「現在假設我左上角和右下角正方形移開了,」他這兩個方格中各放一枚硬幣,這樣我不能使用了。
「現在你能夠 31 張骨牌鋪滿剩下 62 個方格嗎?」「可以,」我説。
但無論我怎麼嘗試,無法達成,我開始思考這是否可行。
「如果你認為這可行,你能夠證明這一點嗎?」我朋友這麼問。
但如果我沒有失敗可能試過一遍,怎麼能證明這是可能呢?他隨後提出建議:「看看棋盤上顏色。
」顏色?顏色這一切有什麼關聯?但是接下來我看到了。
既然兩個移走方格是淺色,那麼棋盤上剩下是三十二個深色方格和三十個淺色方格。
但因為每一張骨牌會涵蓋一個淺色方格和一個深色方格,所以三十一張骨牌可能鋪滿這樣棋盤。
這了!如果你喜歡上述後一個證明,那我相信你會欣賞下面這一個。
電玩遊戲「俄羅斯方塊」中有七種形狀,有時候我們稱 I、J、L、O、Z、T 和 S。
每一個形狀佔四個方格,所以我們會猜想,這七個形狀或許可以拼成一個四乘七長方形(拼湊過程中,我們可以翻轉或是旋轉這些形狀),但事實上這是一個可能任務。
你要怎麼證明這是可能呢?讓我們這個方形上色,使其含有十四個淺色方格和十四個深色方格,如下圖所示。
請注意, T 這個形狀以外,每一個形狀不論放在棋盤哪一個位置,涵蓋兩個淺色方格和兩個深色方格。
但是 T 涵蓋範圍是三個某一種顏色方格和一個另一種顏色方格。
於是,不論其他六個方塊放在哪裡,它們蓋住十二個淺色方格和十二個深色方格,剩下來 T 是兩個淺色方格和兩個深色方格,這個要求可能達成。
邏輯存身條件,見得要形物呈現,但只要夠周全,其適用可以超越時空。
邏輯存身條件,見得要形物呈現,但只要夠周全,其適用可以超越時空。
延伸閱讀…
國中時候我們學過代數 xy;高中學過三角函數 sin,cosine;大學因人而異我們積分、統計……。
這些很多人學過,陌生數學觀念,為何而教?做為一個科系本應數學合作密切,現在貌合神離 R 編,禮拜六一大早爬了起來、打開 Skype,等著跨太平洋亞瑟.班傑明教授(Arthur Benjamin)談話,因為我想知道:一個打破傳統觀唸教育者角度,我們(台灣、美國、或者全世界)數學教育能夠有什麼。
事實證明,數學,或是夢想數學摧毀,不只是在台灣出現問題。
數學美制式練習,而是千變萬化計算方法班傑明教授:老天~我覺得我好像喜歡上數學了。
我父母發現我喜歡數字謎題之類遊戲(你們有多少人會這麼説呢?),然後這成為我人生,但我覺得我有多特別。
而喜歡上數學這件事,我覺得擁有一個老師和態度。
數學是一門學問,絕大部分問題會有一個答案,對某些人而言這和他胃口,但另一些人而言這痛苦。
數學練習需要一個,讓學生們熟悉這些技巧,會多到讓他們感到厭煩、進而享受。
我覺得這是全世界遭遇到問題,讓數學具有挑戰性和趣味、但不要過於重複和理解,後流於練習。
威:在台灣我們習慣讓學生每天練習數學,有時候補習到晚上。
(班傑明教授在台北美國學校擔任過 1 個月研究教職人員(scholar in residence),所以我猜可能台灣補教文化時有所聞。
)班傑明教授:我知道有一些數學能力測驗讓家長和學生趨之若鶩,但我個人認為那學習數學並。
你學會了計算,但你是看不到數學,到後你會喜歡這門學問嗎?我喜歡數學一點,是即使知道只有一個答案,你有很多方法可以得出它,並各種方式解決一個問題。
我而言這樣殊途歸、後找到同一個答案具有成就感,到今天我覺得這是一件事。
計算機搶工作,數學超乎你想像!班傑明教授:我腦海中有兩件事,一是我們每天還是做運算,所以地做出數學估計是有用一件事。
二是機率和統計。
“9”是810之間數,於9是個位數字中一個,它中國認為是一個陽虛數、極數,表示多,無數意思,如:九天/九重霄/九重天(形容天)、九盤(形容彎曲道路)、九幽(形容地方)。
另外,九漢字“”同音,因此九當成是代表數字。
我國,人們”9″看成是自己心目中”天數”和富有色彩數字, 是因為”9″ 這個數字象徵意義,我國可以説歷時,涉及面,多個方面中有體現。
古代,數字9即為龍,多用九這一數字來附會帝王,與帝王有關事物多九有關,帝王之位稱“九五”,帝王稱“九五之尊”。
皇帝作為九五之尊,離不開“九”,他穿着九龍袍,住處太和殿、中和殿、保和殿高度是九丈九尺,門上門釘是橫九排、豎九排,一共九九八十一顆,這些是象徵。
,天壇、故宮“九”崇拜可能有着層意義。
“9”中國古代建築設計中多有體現,例如,北京城有九門,天安門城樓面九間,門上飾有九路釘(即每扇門門釘縱橫各九排),北京恭王府是和珅府邸,裏面走廊、窗欞處裝飾是蝙蝠,説總共有九千九百九十九,蝙蝠諧音“福”,取福運長意。
如一“福”,是“萬福”,而那一“福”,藏假山裏面康熙御筆“福”字。
而民間,市民對數字“9”愛,這表現凡事“九”作計量單位,“數九”便是一例,南朝梁代《荊初歲時記》記載:“俗用冬至日數及九九八十一日,歲寒。
”此後,“九九歌”開始民間流傳。
《經》中,1到10分為奇數和偶數,中國古代陰陽學説,“9”是一個代表“陽”數字,《經》稱卦陽爻“九”。
於9個位數字中是一個,所以認為是陽虛數,用來表示無數意思。
而數字“9”有作為易每一卦有數字,易經中每一爻是9或者6來表示,所以會看到,初九,九二,六三,六四,上九這樣字眼,九和六這兩個數字可以説是奧秘,因為以來有多種解釋。
我們知道,數字是有陰陽,來説,數字6是陰,數字7是少陽,數字8是陰,而數字9是老陽。
陰少陽是不變,老陰和老陰有變化意味裏頭。
經是一本講究變化書,每一個卦每一個爻,含有變化,所以代表數字6和代表老陽數字9來表示,是,9和6,不僅區分了陰陽,還包含了變化意思,這是陰陽兩個字體現不了。
數字9頭部是一個圓圈,然後一條直線畫下來,寫法和數字 6 相反。
如果説數字6代表是家庭、小愛、女性力量,那麼數字9代表愛、 人道主義以及陽剛力量。
擁有靈數9人心胸,天性熱情,具有奉獻精神; 他們喜歡幫助別人,喜歡改造別人,不過因此讓自己陷入 麻煩;他們知識廣博,有靈性,願意直面困難,接受挑戰;他們能力,學 東西特,直覺;他們活力,表達誇張,是一個理想主 義者。
他們揹負了眾多負擔(基本上是家庭方面),會所能取得成功。