超展開數學教室

發稿時間:2015/07/11
超展開數學教室
超展開數學教室
作者|賴以威
譯者|NIN
出版社|臉譜出版
出版日期|2015/04/28

  學數學有什麼用?看了這本書便明白。這是一本關於數學的輕小說,每個單元都從學生的生活談起,將數學融入故事之中,這些題材並沒有很多數學符號與概念的介紹,而是經由故事人物對於生活與好奇心的需求,自然而然引發對於數學如何解決問題的討論與思辨,看了本書,讀者應該會對於數學在各方面的應用感到很驚訝。

文章節錄

《超展開數學教室:數學宅×5個問題學生,揪出日常生活裡的數學BUG》 

分蛋糕是個邏輯問題

  「分得公平,不是讓N個人都分到1/N,而是要讓每個人都覺得自己拿到至少比1/N 大,且別人沒拿超過1/N。前者是滿意自己擁有的,後者是不會嫉妒他人擁有的。」

  「人心真複雜。」

  「是吧,數學相較之下還簡單一點。」

  今天是欣妤和積木的紀念日。傍晚,他們來上課輔班,看見空蕩蕩的教室正中間擺了個蛋糕。

  「積木你好浪漫~~」欣妤緊緊抱住積木,積木卻滿臉疑惑地說:「不是我準備的……」

  「五週年快樂!!!」

  忽然,其他人從窗簾、桌子底下鑽出來,雲方也搔著頭,不好意思地從講台後方站起來。阿叉走到兩人面前:「上次積木在課堂上問老師要怎麼做禮物給你,我們就在想,這麼重要的日子,當然要一起慶祝啊。」

  「你們怎麼這麼感人。」欣妤開心地說。

  孝和接著講:「蛋糕可是老師去挑選的。」

  「唔,這讓我有不好的預告……果然!」

  欣妤打開蛋糕蓋,發出哀嚎。圓形的蛋糕上面有用巧克力醬畫出來的各種數學符號:虛數i、圓周率π、自然數e。中間則是用餅乾做成的兩組三位數:284 與220 。

  「這些兩組數字是幹嘛的?啊,我隨便問問,不用當真。」

  阿叉後半句話說得遲, 雲方已經開始回答:「284可以被(1、2、4、71、142) 給整除。而1+2+4+71+142=220。同樣地,220可以被(1,2,4,5,10,11,20,22,44,55, 110)整除,而1+2+4+5+10+11+20+22+44+55+110=284。這兩組數字各自的正因數相加,會等於彼此。在古希臘象徵了最完美的感情。」

  「噢~~看不出來數學還有這麼浪漫的一面。」

  阿叉拍拍雲方的肩膀。看過欣妤跟積木為了彼此努力的畫面,雲方受到感動。因此當阿叉提議買蛋糕時,他立刻想到這套數學的祝福方式。

  「這叫做『親和數』,相傳是畢達哥拉斯發明的,就是直角三角形畢氏定理的那個畢達哥拉斯,他對這組親和數下了段評語—」

  「夠了,謝謝老師!老師你該學習一下什麼叫做『適可而止』。」欣妤斷然阻止雲方,把刀子交給孝和:「請數學最好的人來分蛋糕吧,要怎麼切成六等分呢?」

  「數學最好的明明是我。」雲方不平地想。

  阿叉彷彿在參加益智節目,拍桌子搶答:「圓形的圓心角360度,一個人分60度就可以均分了。」

  「可是要怎麼量出60度?」這個嘛,無法招架問題攻勢,阿叉陷入沉思。

  孝和回答:「很簡單,我們先量半徑長度,再從蛋糕邊緣任一點出發,畫一條長度跟半徑一樣的線段。如此一來,線段的起點、終點以及圓心形成的三角形三邊長相等,是正三角形,能確定兩條半徑間的夾角為六十度。」

  「噢~~好厲害噢。」眾人露出崇拜的眼神,雲方點點頭說:「方法不錯,不過,其實不用那麼精確,也可以做到公平。」

  「不精確也能公平?」

  「公平很主觀,只要當事者覺得公平,實際上不公平也沒關係。

  反過來說,當事者有意見,就算用量角器量也沒用。」

  「就像籃球比賽,不管怎樣的關鍵判決,總有人會有意見。」

  雲方拿起刀子比劃:「從最簡單的例子看起,如果只有阿叉跟孝和兩個人分蛋糕,最公平的分法就是,阿叉負責切蛋糕,然後孝和先挑要哪一塊。」

  這麼簡單?眾人安靜了一會兒,在同一時間恍然大悟。

  「這個邏輯思考背後隱藏了相當重要的數學概念—最大化最小值(max min)。阿叉知道自己一定會拿到小的那塊,所以得盡量最大化最小值。最大化最小值在許多分配問題中常出現,例如受災戶的資源分配……啊。」

  雲方想起剛剛欣妤告誡的「適可而止」,趕快住嘴。欣妤滿意地笑說:「老師學得很快,很好。那我們六個人該怎麼分呢?」

  「六個人太複雜了。不如這樣吧,我們先分三組,把蛋糕分成三等分。之後,每一組再用剛才的方法二等分。欣妤積木一組,我跟孝和一組,商商阿叉一組。」

  雲方偷偷幫了商商一把,商商的笑容像花朵綻放開來,可惜阿叉完全沒注意到。孝和說:「三人分,把剛才兩人分法延伸不就好了嗎?讓阿叉組先切一刀,然後慢慢挪刀子,直到我們或積木組有人喊停,就切一塊下來,那塊給喊的那組。然後沒喊的那組跟阿叉組再用方才的兩人分法來分。」

  雲方對孝和的學習能力感到驚訝,他不僅吸收知識的速度很快,還可以立刻改良。

  「這方法接近完美,可以讓每一組認為自己至少有拿到3/1的蛋糕。」

  「接近?」孝和皺起眉頭。

  雲方頓了頓:「有人可能懷疑別組拿到超過3/1。比方說,第一個拿走蛋糕的是我跟孝和這組。是我們喊停的,所以我們認定自己至少拿到3/1。等到阿叉分蛋糕時,我們搞不好會覺得他切得不均勻,讓積木跟欣妤選到一塊超大的。」

  「兩位住海邊嗎,管這麼寬?」

  「真正要做到既滿意自己這份,又不會嫉妒別人那份,得先三等分—」

  雲方將刀子遞給商商,欣妤開玩笑地接著雲方的話說:「讓商商切,是想讓就算有人覺得不公平也不好意思說嗎?」

  一聽到這話,商商猶豫著不敢接下刀子,阿叉伸手過去。

  「我來代表吧。」

  「英雄救美噢。」

  阿叉沒理會欣妤,切起蛋糕。雲方跟孝和交換了一個疑惑的眼神,照理來說,阿叉應該會跟著起鬨,說自己跟商商本來就很好之類的,怎麼沒反擊呢?

本網站使用相關技術提供更好的閱讀體驗,同時尊重使用者隱私,點這裡瞭解中央社隱私聲明當您關閉此視窗,代表您同意上述規範。
close-privacy