速算法漫谈

百科漫谈课程 2024-05-31 20:53:09
看问题的几种境界

五眼是佛教语。指肉眼﹑天眼﹑慧眼﹑法眼﹑佛眼。凡夫所见为肉眼,天人禅定所见为天眼,小乘照见真空之理为慧眼,菩萨照见普度众生的一切法门为法眼,佛陀具种种眼而照见中道实相为佛眼。

以速算法为例谈谈看问题的境界。

74×34=2516

3×7+4=25;4×4=16;

所以答案是2516

83×23=1909

8×2+3=19;3×3=9;

所以答案是1909

68×48=3264

4×6+8=32;8×8=64

所以答案是3264

以上是肉眼的境界。

打破砂锅问到底

总结上面的速算法,可以提出一个问题:能否总结出一个公式并证明?

当然可以,每种速算法的背后都隐藏了一个恒等式,现在我们把它找出来。

有三个10以内的自然数,用a,b,c来表示,a+b=10,则有

(10a+c)(10b+c)=100(ab+c)+c²

证明:

原式=100ab+10ac+10bc+c²

=100ab+10c(a+b)+c²

=100(ab+c)+c²

证明完毕。

题目升级

看穿了这个速算法的本质,我们可以做下面难度升级的例题(三位数之间的乘法计算题)。

748×268=?

注意到74+26=100和两个数的尾数相同,我们可以用类似的速算法来简便计算。

首先找出躲在速算法背后的恒等式,再简便计算。

有三个自然数,用a,b,c来表示,且a+b=100,c是10以内的自然数,则有

(10a+c)(10b+c)=100(ab+10c)+c²

证明和上个例子类似,只是条件变成a+b=100,按整式乘法展开再化简即可。

把a=74,b=26和c=8代入上式,得

(740+8)(260+8)

=100(74×26+80)+64

=100(1924+80)+64

=2004×100+64

=200464

有人问:74×26=1924是怎么计算的呢?

可以用平方差公式简化计算:

74×26=(50+24)(50-24)

=50²-24²

=2500-576

=1924

又有人问24的平方是怎么计算的呢?

可以用公式算,比如完全平方公式或平方差公式的变式,即

a²=a²-b²+b²=(a+b)(a-b)+b²

也可以根据平方数的特征来计算。

平方数的特征

毕达哥拉斯发现:平方数=连续奇数之和。例如,2²=1+3,3²=1+3+5,n²=1+3+...+2n-1

平方数可以分为两类:奇数和偶数。

奇数平方数的特征是可以表示成8k+1的形式,即被8除余1。

偶数平方数的特征是可以表示成4k的形式,即能够被4整除。(k是自然数)

奇平方数和偶平方数是交替出现,交错排列。

根据偶数平方数的特征,可以断言,用正方形代表平方数,4个相同的正方形(边长为a)按照田字结构组合起来,就得到一个大正方形(边长为2a)。即4a²=(2a)²

所以,24²=4×12²=4×144

12²=4×6²=4×36

10²=4×5²=4×25

8²=4×4²=4×16

......

数学学习的感悟

学数学不仅仅是为了掌握数学知识,学习的背后大有深意。所要学的东西都是磨刀石,是智慧的磨刀石,目的在于培养我们认识问题,分析问题,转化问题和解决问题的能力。

在人的世界里,看不见的东西支配看得见的东西,无形的东西支配有形的东西。

如果把人看作电脑,那么肉体是硬件,灵魂就是软件。灵魂的差别是本质差别,而肉体差别不重要。

形而上者谓之道,形而下者谓之器。

“道”这个东西就不是人力所能左右的了。因为既然“道”它是支配人的,那么它就不会被人支配。

所以,我们要在学习的过程当中悟道,求道,看透现象背后隐藏的本质,借助数学工具,化不可见为可见,找到隐藏的规律和自然的奥秘。

《烧掉数学书:重新发明数学》截图

科学尚未普及,媒体还需努力。感谢阅读,再见。

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