不久一位中年顧客來到攤前。父親讓小明上前招呼,自己坐在後麵收拾東西。
那顧客把挑好的瓜放到秤盤上,小明一稱,報出價錢說:“2元1角5分。”
那顧客一聽,立刻笑了起來,說:“小家夥,你算錯嘍!”
這時,小明的爸爸也站起來責備小明,“你做事怎麼這樣糊裏糊塗,把賬都算錯了!”
小明納悶了,他們都沒看秤,怎麼知道他算錯賬了呢?
顧客走後,小明問爸爸原因。
爸爸嚴肅地說:“你仔細算一下,咱們的西瓜,沒有一個價錢是2元1角5分。如果是8斤以下的,最大的也隻是2元;若是8斤以上的,最小的也是2元1角6分。所以不用看秤,就知道你算錯了。”
小明這才明白了。
小麻雀告狀
秋天來了,又到了收獲的季節,小白兔種的白菜和蘿卜也成熟了。一向好吃懶做的小青蟲打起了小白兔的白菜和蘿卜的主意,這一天,幾條小青蟲聚集在一起,商量著怎樣偷吃蘿卜和白菜。
“小白兔請了小麻雀看護菜地,我們怎麼進去呢?”一條小青蟲說。
沉默片刻後,另一條小青蟲說:“我設法把小麻雀引開。”
小青蟲們一致讚成。那條小青蟲立即出發去萊地,一路上想著怎樣引開小麻雀。
再說小麻雀,此刻正在小白兔菜地上空巡邏,見過來一條小青蟲,立刻警惕起來,飛下來攔住它的去路。
“請不要誤會,我是來請你去聽青蛙唱歌的。”小青蟲急忙說。
“青蛙要開演唱會?”小麻雀感興趣地問。
小青蟲忙不迭地點頭,朝西北方向指指,“你快去吧,演唱會馬上要開始了!”。
小麻雀非常喜歡聽青蛙唱歌,它當然不會放棄這個機會,它忘了要給小白兔看護萊地,頭也不回飛走了。
小青蟲等小麻雀飛遠後,趕緊回去叫來夥伴,它們爬進小白免的菜地,大吃特吃起來。
那小麻雀飛到青蛙住的池塘,見到青蛙,才發覺上當。它暗叫一聲“不好”,全速飛回來,可已晚了,菜地已被糟蹋得不像樣子。狡猾的青蟲呢,早估計到小麻雀這時候會回來,所以已經溜走了。
小麻雀斷定賊是小青蟲無疑,它飛到昆蟲法庭,告了它們一狀。
法官派手下抓來那幾條小青蟲,喝令它們交待偷菜的犯罪事實。可小青蟲們矢口否認偷吃青菜,還說小麻雀沒有親眼見到,怎麼就斷定是它們偷吃的呢。
“那你騙我離開菜地,這怎麼說?”小麻雀指著其中一條小青蟲責問。
誰知,那條小青蟲不慌不忙地說:“這是我和你開玩笑,跟蘿卜和白菜被偷吃沒關係。”
“你、你、你……”小麻雀氣得說不出話來。
法官呢,雖然也懷疑小青蟲是賊,但沒有證據,一時不好判它們有罪。
正在這時,一隻蝸牛來到法庭,說它就住在小白兔的萊地裏,
親眼看到小青蟲們偷吃了青菜。
“當時你在幹什麼?”小青蟲們還想抵賴,這麼問蝸牛。
蝸牛如實回答:“當時我藏在自己殼裏正休息。”
話一出口,小青蟲們紛紛議論起來,說蝸牛藏在殼裏怎麼能看見外麵的一切,純粹是誣陷好人,一定是麻雀收買了蝸牛。法官調查清楚了,小青蟲受到了昆蟲法庭的製裁。原來蝸牛的外殼長得很特別,外殼的前部有一段非常彎曲的管徑,這段管徑起到了反光鏡的作用,所以蝸牛躲在殼裏看到了小青蟲偷吃菜的犯罪行為。
火柴遊戲
一個最普通的火柴遊戲就是兩人一起玩,先置若幹支火柴於桌上,兩人輪流取,每次所取的數目可先作一些限製,規定取走最後一根火柴者獲勝。
規則一:若限製每次所取的火柴數目最少一根,最多三根,則如何玩才可致勝?
例如:桌麵上有n=15根火柴,甲、乙兩人輪流取,甲先取,則甲應如何取才能致勝?
為了要取得最後一根,甲必須最後留下零根火柴給乙,故在最後一步之前的輪取中,甲不能留下1根或2根或3根,否則乙就可以全部取走而獲勝。如果留下4根,則乙不能全取,否則不管乙取幾根(1或2或3),甲必能取得所有剩下的火柴而贏了遊戲。同理,若桌上留有8根火柴讓乙去取,則無論乙如何取,甲都可使這一次輪取後留下4根火柴,最後也一定是甲獲勝。由上之分析可知,甲隻要使得桌麵上的火柴數為4、8、12、16…等讓乙去取,則甲必穩操勝券。因此若原先桌麵上的火柴數為15,則甲應取3根。(∵15-3=12)若原先桌麵上的火柴數為18呢?則甲應先取2根(∵18-2=16)。
規則二:限製每次所取的火柴數目為1至4根,則又如何致勝?
原則:若甲先取,則甲每次取時,須留5的倍數的火柴給乙去取。
通則:有n支火柴,每次可取1至k支,則甲每次取後所留的火柴數目必須為k+1之倍數。
規則三:限製每次所取的火柴數目不是連續的數,而是一些不連續的數,如1、3、7,則又該如何玩法?
分析:1、3、7均為奇數,由於目標為0,而0為偶數,所以先取者甲,須使桌上的火柴數為偶數,因為乙在偶數的火柴數中,不可能再取去1、3、7根火柴後獲得0,但假使如此也不能保證甲必贏,因為甲對於火柴數的奇或偶,也是無法依照己意來控製的。因為(偶-奇=奇,奇-奇=偶),所以每次取後,桌上的火柴數奇偶相反。若開始時是奇數,如17,甲先取,則不論甲取多少(1或3或7),剩下的便是偶數,乙隨後又把偶數變成奇數,甲又把奇數回覆到偶數,最後甲是注定為贏家;反之,若開始時為偶數,則甲注定會輸。
通則:開局是奇數,先取者必勝,反之,若開局為偶數,則先取者會輸。
規則四:限製每次所取的火柴數是1或4(一個奇數,一個偶數)。
分析:如前規則二,若甲先取,則甲每次取時留5的倍數的火柴給乙去取,則甲必勝。此外,若甲留給乙取的火柴數為5之倍數加2時,甲也可贏得遊戲,因為玩的時候可以控製每輪所取的火柴數為5(若乙取1,甲則取4;若乙取4,則甲取1),最後剩下2根,那時乙隻能取1,甲便可取得最後一根而獲勝。
通則:若甲先取,則甲每次取時所留火柴數為5之倍數或5的倍數加2。
韓信點兵
韓信點兵又稱為中國剩餘定理,相傳漢高祖劉邦問大將軍韓信統禦兵士多少,韓信答說,每3人一列餘1人、5人一列餘2人、7人一列餘4人、13人一列餘8人……劉邦茫然而不知其數。
我們先考慮下列的問題;假設兵不滿一萬,每5人一列、9人一列、13人一列、17人一列都剩3人,則兵有多少?
首先我們先求5、9、13、17之最小公倍數9945(注:因為5、9、13、17為兩兩互質的整數,故其最小公倍數為這些數的積),然後再加3,得9948(人)。
中國有一本數學古書《孫子算經》也有類似的問題:“今有物,不知其數,三三數之,剩二,五五數之,剩三,七七數之,剩二,問物幾何?”
答曰:“二十三”
術曰:“三三數之剩二,置一百四十,五五數之剩三,置六十三,七七數之剩二,置三十,並之,得二百三十三,以二百一十減之,即得。凡三三數之剩一,則置七十,五五數之剩一,則置二十一,七七數之剩一,則置十五,即得。”
孫子算經的作者及確切著作年代均不可考,不過根據考證,著作年代不會在晉朝之後,以這個考證來說上麵這種問題的解法,中國人發現得比西方早,所以這個問題的推廣及其解法,被稱為中國剩餘定理。中國剩餘定理在近代抽象代數學中占有一席非常重要的地位。
數學悖論趣談
悖論是邏輯學的術語,原本是指那些會導致邏輯矛盾的命題或論述。比如大家熟知的《韓非子·難一》中記載的那位賣矛又賣盾的楚國人,聲稱他的矛鋒利無比,什麼樣的盾都能刺穿,而他的盾堅韌異常,什麼樣的矛都刺不穿,人問:“以子之矛,陷子之盾,何如?”楚人無言以對。這裏關於矛和盾的論述就是一個悖論。悖論這個詞在實際使用中,其涵義已被擴大化,常常包括與人的直覺、經驗或客觀事實相違背的種種問題或論述。因此有時也被稱為“佯謬”、“怪論”等。
悖論雖然看似荒誕,但卻在數學哲學史上產生過重要影響。一些著名的悖論曾使高明的哲學家與數學家為之震驚,為之絞盡腦汁,並引發了人們長期艱難而深入的思考。可以說,悖論的研究對促進數學思想的深化發展是立過汗馬功勞的。
世界上有記載的最早的悖論,是公元前五世紀希臘哲學家芝諾提出的關於運動的著名悖論。在我國公元前三世紀的《莊子·天下篇》中,也記載了幾條著名的悖論辨題。這些悖論的提出和解決都與數學有關。在數學史上震撼最大的悖論是英國哲學家羅索於1902年提出的“集合論悖論”,它幾乎動搖了整個數學大廈的基礎,引發了所謂的“第三次數學危機”。這些嚴肅的論題在許多數學方法論著作、數學史書籍以及有關的讀物中都有記載和討論。
本文隻想談點輕鬆的話題。其實,許多數學悖論是饒有趣味的,它不僅可以令你大開眼界,還可以從中享受到無盡的樂趣。麵對形形色色富於思考性、趣味性、迷惑性的問題,你必須作一點智力準備,否則可能就會在這悖論迷宮中轉不出來了。看看下麵的幾個小故事,你就會相信此話不假。
第一個故事發生在一位調查員身上。這位調查員受托去A、B、C三所中學調查學生訂閱《中學生數學》的情況,他很快統計出,A校男生訂閱的比例比女生訂閱的比例要大些,對B校和C校的調查也得出同樣的結果。於是他擬寫了一個簡要報道,稱由抽取的三所學校的調查數據看,中學生中男生訂閱《中學生數學》的比例比女生大。後來,他又把三所學校的學生合起來作了一遍統計複核,匪夷所思的事情發生了,這時他得出的統計結果令他大吃一驚,原來訂閱《中學生數學》的所有學生中,女生的比例比男生要大些,怎麼會是這樣呢?這就像在玩一個魔術,少的變多了,多的變少了。你能幫他找找原因嗎?