我与数学的不解之缘

作者: 温浩然

来源: 格致论道讲坛

发布日期: 2023-06-03 17:00:15

本文讲述了作者温浩然与数学的不解之缘,从幼儿园时期对数学的初步接触,到通过数学解决生活中的问题,如计算双色球的中奖概率,以及数学在生活中的广泛应用。文章还提到了数学在古建筑中的体现和数学家欧拉的故事,展现了数学的魅力和重要性。

双⾊球的中奖概率到底是多少呢?我⽤这个数据说服了我妈

温浩然

16岁

原创

温浩然

格致论道讲坛

2023-06-03 17:00:15

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#格致论道·未来少年

如果我也有⼀颗像欧拉⼀样热爱数学的⼼,或许我也可以成为⼀个被数学选中的⼈。

温浩然(16岁)

北京市第⼗九中学

未来少年

第3期 | 2023年4⽉15⽇

北京

⼤家好,我是来⾃北京市第⼗九中学的温浩然,今天想和⼤家分享⼀下我与数学的不解之缘。

说起数学,相信很多⼈都会⽤“难”“⽆趣”“太深奥”这样的词来形容它。可是我却很喜欢数学,因为它总是能给我带来很多的乐趣。

据我妈妈说,我在幼⼉园的时就已经开始接触⼀些与数学相关的游戏了。

其他的⼩朋友在户外追跑打闹的时候,我会⼀个⼈将树枝拼成各种各样的图形,将⽯块拆分成不同的数量组合。这样的游戏玩得多了,⼀些简单的数字加减法我就能很快答出来。⽗⺟也很惊讶,明明他们也没有特意教过我。

⼤家能看出这两张图⽚有什么联系吗?这是我上⼩学⼀年级第⼀节数学课上⽼师出的题,当时只有我⼀个⼈举起⼿来,⼤声说道:“它们数⽬是⼀样的。”⽼师特别开⼼,问我怎么知道的。我说:“是⼩⽯块和⼩树枝教给了我。”同学们听完都哈哈⼤笑,不知道树枝和⽯块与这些有什么关系。但是我⾃⼰却很得意,觉得数学很简单。

但当我真正坐在课堂⾥,我发现学习数学其实和玩树枝和⽯⼦是不⼀样的。它更抽象了,有好多的定义和定理,我不清楚它们都是从哪来的。

举⼀个简单的例⼦,三⻆形的两边之和⼤于第三边。它真的是这样吗?有没有可能画出⼀个打破这样定义的三⻆形呢?

于是我拿出草稿纸在上⾯画出了好多的三⻆形,每⼀个我都测量了⼀遍。到最后我不得不承认这个公式是对的。这个过程不仅让我对这个公式有更加深刻的了解,也让我变得有点⾛⽕⼊魔了。

⾛路遇到拐⻆的时候,我总是不爱⾛拐⻆,就喜欢⾛拐⻆的连线,因为三⻆形两边之和⼤于第三边,我不能多⾛道。

说起三⻆形,还有⼀件让我印象深刻的事情。那时候学校要求我们制作⼩型⽊桌⼦,第⼀次我⽤⽊板制作了⼀个⻓⽅体,但是我发现这样特别的不稳固,⼀推直晃。

我突然想到了三⻆形具有稳定性,于是⽴即在桌⼦的侧⾯构造了两条对⻆线,使其产⽣了4个三⻆形,从而增加了稳定性。做完这一切我特别开心,原来学好数学真的能应⽤到⽣活当中。

有了这次经历,我发现⽣活中处处都有数学的痕迹。⽐如井盖为什么要做成圆形呢?因为只有圆形的井盖找不到对⻆线,无论怎样移动井盖,它都不会掉下去,在井底⼯作的人员就有安全保障了。

如果做成三⻆形或者正⽅形,还有一个缺点就是它不好运输,在运输时它们的⻆也很有可能会被磕碰坏。

我记得有一段时间,我妈特别爱买彩票。但是她买了很多很多次,也就只能中⼏块钱。我爸经常劝她别买了,中⼀等奖就像天上掉馅饼⼀样,基本没戏。那我就很好奇,彩票的中奖率到底是多少呢?

⽤数学的方式思考

以双⾊球为例。双⾊球由33个红球和16个蓝球组成,每次开奖都开出6个红球和1个蓝球。要想中⼀等奖,就必须满⾜6个红球和1个蓝球全部与中奖号码吻合。我计算了一下,这个概率大约为1/17720000,非常⼩。中到5块钱的概率也只有可怜的6%而已。

我⽤⼀个⽣动的例⼦向我妈解释这个数字,我说:“您要中⼀等奖,就好⽐在北京熙熙攘攘的大街上随便拍⼀个人的肩膀,发现那个人就是我爸。”我妈听了以后笑个不停,从那以后,她减少了买彩票的次数,少花了一⼤笔冤枉钱。那时候我真觉得数学是个好东⻄,也是个省钱的工具。

说起数学在⽣活中的应⽤,我还有一个例⼦。有一次我偶然发现了一个同学身份证号码的最后一位竟然是一个大写的X。我就很好奇,这究竟有什么意义呢?我赶紧上网查阅了资料,发现这其实不是英⽂字⺟X,⽽是罗⻢字⺟10。

这个字⺟非常重要,在我们身份证当中扮演着校验码的角色。⽐如我们考试登录时经常要输⼊身份证号码,如果输错了系统会直接报错,就是因为有这个校验码。那么,校验码究竟是怎么⼯作的呢?

原来它来源于一种很古老的数学算法,叫做“弃⼗⼀法”。这个方法非常的简单,只需要把身份证号码的前17位数字每一位分别乘以一个不同的系数然后相加,得到的总数再除以11,就会得到一个余数。这个余数就有可能是从0到10当中的任意一个数。

科学家们把不同的余数分别对应不同的校验码,因此身份证最后一位就很有可能会出现10,也就是X了。科学家们就是⽤这种巧妙的方式保证了身份证信息输⼊的正确性,真的很聪明。

前几天学校组织我们去故宫春游。⾛到宏伟的太和殿前时老师说道:“这个建筑体现了中国⼈天圆地方的建筑理念。”我就很好奇,这个理念和数学有什么关系?

原来故宫古建筑的造型、纹饰以及截⾯的形状基本都与根号2有关。⽐如太和殿的主殿⾼度a约为26.1⽶,它的屋檐⾼度b约为18.54⽶,它俩的⽐例就约等于根号2。⽽屋檐的⾼度与屋檐下的⾼度c之⽐也是根号2。

根号2究竟有什么意义呢?后来我发现,根号2就是天圆地方概念里⽅圆⽐例的最直接的体现。原来中国古⼈还有这么多关于数学的有趣智慧。

我曾经看过一个纪录片《被数学选中的人》,里面提到了瑞士数学家欧拉。

被数学选中的人

▲莱昂哈德·欧拉(1707~1783)

这个名字大家可能会感到非常的陌生,但如果看这些符号,大家还陌生吗?

没错,这些符号都是他所创造的,非常厉害,我们基本每天都在和它们打交道。但就是这样一位伟大的数学家,他在31岁的时候右眼失明了,在59岁的时候双眼都失明了。

就算是这样,他也从未放弃数学研究,直⾄⽣命前的最后一刻。我想,他对数学一定是发自内心的热爱,才能让他在那么困难的环境下,创造出那么多伟大的数学思想。

我想作为一个身体健康,生活环境还算优越的年轻人,如果我也有一颗像欧拉一样热爱数学的心,那么或许我也可以成为一个被数学选中的人。

数学之美是天然⽽⼜纯净的,正如欧拉公式

e^iπ+1=0

⼀样。

它包含了5个数学界最基本的常数,它蕴含着宇宙的治理原则,引领着我们每一个人,让我们在这宇宙中散发出自己的点点星光。

谢谢大家!

END

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