第10章 迷題中茅塞頓開(2)(1 / 3)

這就是開始提出的問題,已得到了解決。

解決這類問題有沒有一個一般的公式呢?有!下麵我們就來推出這個公式,以後再求這類問題時,隻要代入公式就可以了。

如果用n條直線分割平麵,那麼平麵最多被分成Sn=1+1+2+3+4+5+…+(n-2)+(n-1)+n=1+(n+1)n2=12(n2+n+2)個部分。

用這個公式,計算二十條直線分割圓麵,那麼圓麵最多被分成S20=12(202+20+2)=211個部分。

上麵推導一般公式的過程采用的是不完全歸納法,更嚴格地證明需要利用數學歸納法,這到高中才能學到。上麵的問題可以歸結為用數學歸納法證明以下的命題:

平麵內有n條直線,其中任何兩條都不平行,而且任何三條都不經過同一點,那麼這n條直線將平麵分成12(n2+n+2)個部分。

猜球

猜球大約是所有邏輯推理中最為簡單的了。三個袋子,每個袋子各裝兩個球,分別是“白白”、“白紅”、“紅紅”。袋子外麵貼有球色的標簽,但全部貼錯。你隻能從某個袋裏取出一個球,便能判斷各個袋裏裝的是什麼球嗎?別看這道題隻有幾個球,可因素間的信息卻相當豐富。為了弄清其間的關係,我們列出以下的雙向表。為便於分析,我們模仿坐標的寫法,用〔p、q〕表示表中第p行第q列的格子。格中用“+”號,表示相應的關係存在;格中用“0”號,表示相應關係不存在。陰影部分表示相應的關係,根據題意無需考慮。右表的對角線格子畫陰影,是因為題中指明所有的標簽都貼錯。

從對稱關係讀者猜想得到,必須從標有“白紅”標簽的袋子中去取球。假令取出的是白球,則可立即斷定此時袋中實際裝著兩個白球。即〔2,1〕=“+”。以下的推理是:

〔1,1〕=“0”〔2,1〕=“+”→〔3,1〕=“0”〔2,1〕=“+”〔2,2〕=“0”→〔2,3〕=“0”〔3,3〕=“0”→〔1,3〕=“+”〔1,3〕=“+”〔1,1〕=“0”→〔1,2〕=“0”〔2,2〕=“0”→〔3,2〕=“+”於是,我們得到了如下因素實際關係表。從左表中可以看出:標有“紅紅”標簽的袋中,裝的是“白紅”的球;而標有“白白”的袋中,則實際裝著“紅紅”的球。

美的密碼

0618!這一再出現的神秘數字,終於引起人們的關注。數學家們開始探索這一神奇數字的真正含義!“廬山真麵目”的揭開,還得從畢達哥拉斯的那句名言講起:

假定C是線段AB的一個分點。為了使C滿足畢達哥拉斯所講的“部分與部分及部分與整體之間的協調一致”,顯然必須:

AB∶AC=AC∶CB令AB=1,AC=x,則1∶x=x∶(1-x)x2+1x-12=0解得x=5-12(x>0)ω=x1=5-12≈0618瞧!“美的密碼”終於露麵了!我們偉大祖國的五星紅旗是多麼莊嚴美麗啊!可是,你是否知道,那上麵的正五角星中,包含著許許多多“美的密碼”呢?由於美的密碼有許多極為寶貴的性質,所以人們稱0618為“黃金比值”;而導致這一比值的分割,便稱為“黃金分割”;C點則稱線段AB的“黃金分割點”。一個矩形,如果兩邊具有黃金比值,則稱這樣矩形為“黃金矩形”。

黃金矩形的性質也很奇特,它是由一個正方形和另一個小黃金矩形組成。事實上,如果設大黃金矩形的兩邊a∶b=ω,分出一個正方形後,除餘小矩形的兩邊分別為(b-a)和a,它們的比:

(b-a)∶a=b2-1=1ω-1=15-12-1=5-12=ω這表明小的矩形也是黃金矩形。

黃金矩形的上述性質,允許我們把一個黃金矩形分解為無限個正方形的和!上圖表明了這種分解的過程。有趣的是,這個過程可以用下麵的算式表示出來:

ω=ab=aa+(b-a)=11+b-aa=11+ab=11+11+ab=-11+11+11+11+…

所得的是最為簡單的連分數。

容易看出,上圖大矩形中各正方形的角點形成兩條直線。一條是大矩形的對角線,另一條是小矩形的對角線。這表明這一係列正方形,構成了無窮遞縮等比數列!“黃金比值”這一美的密碼,一經被人掌握,立即成為服務於人類的法寶。藝術家們應用它,創造出更令人神馳的藝術珍品;設計師們利用它設計出巧奪天工的建築;科學家們在科學的海洋盡情地歡奏0618這一美的旋律!今天,一位風姿卓約的女報幕員出台亮相時,她們並不站立在舞台的中央,而是讓自己處在舞台的黃金分割點。因為這樣的位置,可以給觀眾造成一個更加完美的形象!最令人詫異的是:人體自身美,也遵循著0618的規律!人們測量了愛神維納斯和女神雅典娜的雕像,發現她們下身與全身的比近乎為0618。而據大量的調查資料表明:現今的女性,腰身以下的高度平均隻占全身的058。因此不少女子,穿上高跟鞋,以求提高上述比值,增強美感。芭蕾舞演員則在婆娑起舞的時候,總是踮起腳尖,以圖展現0618這一美的旋律!難怪今天文明的人類,對芭蕾舞藝術如此之動情和欣賞!黃金比值,這一造福人類的數字,誠如十七世紀德國天文學家開普勒所評價的那樣:“是幾何學的一大寶藏”!