数学的魔法:生活中无处不在的数学智慧 epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024
发表于2024-11-06
数学的魔法:生活中无处不在的数学智慧 epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024
◆麻省理工学院计算机学博士、美国IEEE会士、2011年卡夫曼奖得主的经典著作,用趣事、故事讲透生活中隐藏的奇妙数学。
◆曾被马英九推荐为青年暑期阅读好书,多次入选中小学生优良课外读物,也曾获得金鼎奖、开卷好书奖。
◆史上超有趣的数学知识大合集,让你更博学,更有趣,成为行走的数学知识宝库。
◆藏在洗牌魔术、体育赛事、概率事件背后的逻辑,将带你跨越数学的边界,看透生活背后的真相与逻辑,培养受益一生的思维力。
分蛋糕、排身高、胜负竞猜、洗牌魔术……一切有关生活博弈的选择问题,都可以用数学来解决。
卡夫曼奖得主刘炯朗,用简单有趣的方式,揭秘藏在魔术、纸牌、体育运动中的数学思维秘诀,带我们跨越数学的边界,看透生活背后的真相与逻辑。
刘炯朗,2011年卡夫曼奖得主,麻省理工学院计算机学博士,美国电子电机工程师学会会士。
享有卓越国际声誉的科学家、教育家,其为青少年撰写的科普著作,曾被马英九推荐为青年暑期阅读好书,多次入选中小学生优良课外读物,也曾获得金鼎奖、开卷好书奖。
数学是科学的皇后。
——卡尔·弗里德里希·高斯
数学,正确地看,不仅拥有真,也拥有至高的美。一种冷而严峻的美,一种屹立不摇的美。如雕塑一般,一种不为我们软弱天性所动摇的美。不像绘画或音乐那般,有着富丽堂皇的修饰,然而这是极其纯净的美,只有这个伟大的艺术才能显示出严格的完美。
——伯特兰·罗素
我上大学时,有一次我的数学教授在课堂上讲到:我现在所教的数学,你们也许一生都用不到,但我还要教,因为这些知识是好的,应该让你们知道。
——王小波《沉默的大多数》
前言:宝藏无限大,一切“从零讲起”3
Part I日常生活中隐藏的数学4
“茶壶原理”:用已知推算未知4
01从数学家的思维出发5
02用数列轻松倒推薪水、存款或预算数6
03从绵延不绝的兔宝宝到斐波那契数列7
04按高矮排列8
05谁是海盗船上的幸运儿?8
06文学中的茶壶原理:顶真格9
Sperner定理:最公平的分配法10
01从切蛋糕到世界和平10
02 公平千百种,你选哪一种?11
03满足的公平12
04没有妒忌的公平13
05各得其所的公平14
06 Sperner定理15
07蛋糕切三段,首选各不同?16
数字知道答案:预测群蝉乱舞的年份17
01羽化登仙,遗世独立18
02冰河时期的气温巨变19
03被打乱的生命周期20
04在特定年分对撞的 “质数蝉”21
“寻找千里马”的量化法则21
01慧眼识“书豪”22
02从黄金比例挑俊男美女23
03美国运动员潜力的数据分析25
04寻找明日之星:打击手篇26
05寻找明日之星:投手篇27
06量化指标与MVP29
《魔球》的启示:打破惯性,缔造传奇29
01载浮载沉的球员比恩29
02总经理的新思维31
03来自计算机极客的分析32
04用统计数据缔造20连胜33
延展阅读:数学与科技时代的压缩逻辑35
PartII魔术中的数学逻辑38
魔术和数学38
01 条条道路通罗马:克鲁斯卡算法39
02五子登科41
03狄布恩序列的另三种魔术44
04“三娘教子”与汉蒙洗牌44
05“模二值”与三套纸牌魔术47
排列的秘密48
01皇家同花顺48
02五中取一49
梅花间竹式洗牌法50
01吉尔布雷斯原则51
02诚实和谎言52
03五神53
04第47页54
蒙日洗牌54
01同性相吸55
02Ace在哪里55
03庆祝妇女节56
延展阅读:股票红利魔术56
PartIII识破博弈背后的数学规律58
概率是什么?58
主观的概率和客观的概率58
从赔率算出的必胜赌盘60
01稳赚不赔的运动博彩下注法60
02赌马的数学必胜方程式61
03马场为何能稳赢不赔?62
独立事件的概率62
01如何预测同事的服装搭配?62
02算算飞机上有炸弹的概率63
03为什么赌客爱玩掷骰子游戏?64
04预测黑白扑克牌的另一面66
05老二是男孩的概率有多大?66
06何先生的三门猜奖习题67
贝叶斯定律和事件先后的概率68
01互有影响的裤子衬衫搭配概率68
02用贝叶斯定律算林书豪被交易的概率68
03罹患乳癌的概率怎么算?69
04看医生划不划算?71
05电子邮件过滤器72
看穿赌博的胜败规律74
01为什么赌客一定会破产?74
02赌客的加码策略76
03靠算牌打败赌场76
04如何独得乐透彩?77
05预测轮盘的赢钱数78
Part IV练好数学基本功80
数字之美:从零到无穷大80
01正整数与自然数80
02负整数81
03整数82
04有理数与无理数82
05代数数与超越数83
06实数和虚数84
07复数85
08规矩数86
09无穷大87
丢番图方程式与邮票面额的配对89
01丢番图方程90
02 弗罗贝尼乌斯数字91
03一个有趣的例子:水手分椰子92
04 一个古老的例子:阿基米德的牛93
勾股定理94
01 毕氏三元组94
02 费马无穷递降法95
03勾股定理的几何的观点96
04再谈无理数97
费马最后的定理98
01 丢失的费马奇妙证明99
02来自女数学家杰曼的启示100
03谷山丰、志村五郎的关键性猜想101
04时隔350年怀尔斯终于证明了费马定理103
“茶壶原理”:用已知推算未知
在数学里,有个有用且常用的解题法——“茶壶原理”(Tea Kettle Principle),这和清末民初国学大师辜鸿铭先生的“茶壶理论”无任何关联。
话说有一位工程师和一位数学家,同时被要求解答下列问题。
问题A:在厨房地板上,有一个空的茶壶,请提供一个方法,煮一壶开水来泡茶。
工程师回答:把茶壶提起来,打开水龙头装满水,将茶壶放在炉子上,点燃炉火,静待水被烧开;数学家说:我的方法也一样。
接着,他们被要求解答下列问题:
问题B:炉子上放着一个茶壶,里面装满水,请提供一个方法,煮一壶开水来泡茶。
工程师回答说:点燃炉火,静待水被烧开;数学家说:把茶壶从炉子上提起来,把茶壶里的水倒光,再把空的茶壶放在厨房地板上,于是,问题B就化成已经知道怎样解答的问题A了。
这虽然是一个笑话,但是把待解答的问题化成已经解答的问题,却是在数学、科学里,甚至在生活里,有用而且常用的方法。
这就是“茶壶原理”。
01从数学家的思维出发
让我再多说一点,和上述笑话类似的例子还有很多。
比如,林先生有一位从香港来的朋友,打电话问林先生怎样从台北火车站到101大楼。林先生详细地一步一步为他说明如何坐捷运、转公交车、再走路;果然一切顺利。第二天,香港朋友又打电话问他如何从东区诚品到101大楼。
林先生说您就坐出租车从东区诚品到台北火车站,在台北火车站再按照我昨天告诉您那条路线走就对了。
这就是把一道待解答的问题,化成一道已经知道如何解答的问题。关于个中奥妙,我就不用再多费唇舌了,这就是“茶壶原理”。
有人问老先生:“您今年贵庚?”老先生说:“我40岁时,我的小儿子出生。”那人继续问:“那么您小儿子今年几岁?”老先生答:“他比邻居的张博士小5岁。”“那么张博士今年几岁了?”老先生答:“张先生属狗,刚从美国拿了博士学位回来。”
假设今年是2012年,属狗的是78、66、54、42、30、18或者6岁,所以,张博士应该是30岁,老先生的小儿子是25岁,老先生是25+40=65岁。
在这个问题当中,我们先把老先生是几岁的问题,化成他小儿子是几岁的问题,再把他小儿子是几岁的问题,化成张博士是几岁的问题。当我们找出张博士是几岁,就可以解答小儿子是几岁,然后就可解答老先生是几岁了。
上述例子指出应用“茶壶原理”的两个要点:第一,我们先把一道待解答的问题,化成另一道待解答的问题;第二,最终我们要把一道待解答的问题,化成另一道已经知道如何解答的问题。
这两个要点也可以用两句成语来描述:第一,前事不忘,后事之师;第二,饮水思源。可不是贴切得当吗?
让我再讲一个故事。有位美国数学家想在中文期刊发表一篇他用英文写的论文,因此,请好友高教授帮忙将论文翻成中文。高教授把论文翻译完成后,这位美国数学家觉得应该在论文里加一个脚注:作者要感谢高教授的帮忙,把这篇论文翻译成中文。但是,他又不懂得怎样用中文写这个脚注,只好先用英文把脚注写好,再请高教授翻成中文。高教授把脚注翻成中文后,这位非常严谨的数学家觉得应该再加一个脚注:感谢高教授帮忙将脚注翻成中文。但他还是只能用英文把这个脚注写下来,拿去请高教授翻成中文。这么一来,问题来了,他还是必须再度感谢高教授帮忙翻译这个脚注吗?这岂不是没完没了吗?
对一个“茶壶原理”通透的数学家来说,小事一桩,他会先请高教授翻译“作者要感谢高教授的帮忙,把这篇论文翻译成中文”这句话。再请高教授翻译“作者要感谢高教授的帮忙,把前面的脚注翻成中文”这句话。最后,自己把这句话的中文翻译“作者要感谢高教授的帮忙,把前面的脚注翻成中文”抄一次,就可以把他要表达的感谢之意全部说清楚了。
……
宝藏无限大,一切“从零讲起”
从2005年秋天起,我在新竹IC之音广播电台(FM97.5)主持一个独白式谈话节目《我爱谈天你爱笑》,其内容由时报出版公司整理出书,本书是这个系列的第9本。
关于节目内容的选择,我的的确确常常天马行空、随心所欲地找一些自己有兴趣的题目,尽量对之加以学习、探索和思考,并且以达到“敢站在学生面前大声讲”的理解程度为目标。
对于我的第9本书,可能有人会说:“这本书讲了很多数学,看起来似乎比较难懂。”我的“遁词”和我其他的书一样:我讲的都是有趣的故事,天文、物理、经济、法律、诗词、流行歌曲,一律兼收并蓄、细大不捐。
其实,数学里有许多观念都是靠直觉的,尤其在广播节目里,没有黑板,没有投影片,所以我也以“光听就能懂”为原则,书中的方程式和图片都是后来加上去的,为了让读者可以挖到最大的宝藏,我一切“从零讲起”,更清楚地解释书中论述所及的内容。
无论节目或书的内容,都没有特定对象,不过我都尝试从“零”讲起,不预设任何门槛或背景。相信这些内容,从刚刚参加初中会考的“毛头小子”到“老妪老翁”都能够解读。
我曾经用一个譬喻来阐述教育的三个“面向”(容我强调是“面向”,不是“层次”)。
有一个宝藏,里面有许多美丽、珍贵的珠宝,老师牵着学生的手一步步向宝藏走去,这就是“灌输”(instruction);老师也可以给学生一张地图,让他按着地图往宝藏走去,这就是“引导”(introduction);又或者老师也可为学生描述这些珠宝如何美丽、珍贵,让学生自己去找方向,以自助旅行的方式,走到宝藏的所在,这就是“激发”(inspiration)。
我衷心希望这本书能“激发”出读者对数学里、数学外一些事物的兴趣。
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