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分類:戲說數學
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發佈於:14 四月 2014
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作者:國立台灣師範大學數學系教授 許志農
在蔡倫發明紙張之前,中國只能將文字書寫在竹簡(竹子)上,因為竹簡細長,所以文字只能直寫,而且沒有空間可以畫圖;同樣處於沒有紙張的西方,他們將文字書寫在紙草或羊皮上,因為紙草或羊皮是整片的,所以可以畫圖。這個小小的差異,對數學的影響是巨大的,例如歐幾里得的《原本》與阿基米德在西西里島海灘上隨手畫的幾何圖形就能夠保存到現在,但中國的數學古籍就只能靠文字相傳,沒辦法透過圖形的輔助讓後人更清楚瞭解他們的想法。阿基米德在海灘上拿著竹竿邊畫圖邊思考的解題方式跟現代人在紙張上亂塗推理的方式很接近。在中世紀文藝復興時期,搞不好會做個木工工藝或石頭雕刻來幫助理解與實際驗證所考慮的問題。但處於科技革命的時代,又多了一項解題方式…借助電腦動畫思考。
總之,目前我們至少有三種不同的思考方式…利用紙上談兵,工藝實做推敲與電腦動畫模擬。《戲說數學》盡可能把每道遊戲都寫出可在電腦上操作的 Flash 版本。至於仍無法完成 Flash 版本的遊戲,希望可以做出木工道具來實際操作一番。就讓我們來介紹這節的遊戲:
在長方形的酒櫃隨意擺放完全一樣的紅酒十三瓶,如下圖所示,只要求最底層擺三瓶,其中的左右兩瓶需與側邊相切:
看起來,最上層所擺放的三瓶酒之高度一樣,真的會這麼巧嗎?
閱讀全文:35 十三個酒瓶的遊戲…酒櫃內擺放13瓶酒的數學
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分類:戲說數學
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發佈於:14 四月 2014
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作者:國立台灣師範大學數學系教授 許志農
看過電影「美麗境界」嗎?那部電影的主角是一位數學家,叫納許,劇情是演納許對抗病魔三十幾載,最終獲得諾貝爾經濟學獎的動人故事。這裡所要談的納許棋,是納許在普林斯頓高等研究院所發明的一道遊戲。事實上,早在納許發明這道遊戲的十幾年前,丹麥就有人提出過類似的遊戲,而且在丹麥很受歡迎。跟圍棋及西洋棋不同的地方是,納許棋盤是由正六邊形的格子所構成。我認識納許是從他的納許棋盤開始的,棋盤的樣子如下(這是6階的棋盤,共由6×6塊正六邊形土地鋪成):
「灰」姑娘與「網」先生正在玩「納許棋」的遊戲。為了公正起見,棋盤內正六邊形土地以外的區域涇渭分明,上﹑下兩塊為灰姑娘的灰色領土,左﹑右兩側則是網先生的網狀土地。現在兩人輪流佔領正六邊形的土地,每次只能佔一塊,並將佔領的土地塗成灰色(灰姑娘的領土)或畫成網格(網先生的土地)。在十八回合後,灰姑娘與網先生將分別佔領三十六塊土地的一半。
閱讀全文:36 納許棋遊戲…剪紙的數學
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分類:戲說數學
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發佈於:14 四月 2014
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作者:國立台灣師範大學數學系教授 許志農
一幅對弈的畫,一場延續了五百年的棋局,…,唯有看穿永恆之美的人,才能獲得答案。這幅畫的場景是「國王和他忠誠的騎士對奕,一位神秘的黑衣女子在背後觀棋…。」而畫裡的棋局,不僅讓達文西喜愛不已,就連後來東方的鐵路工人也著迷。究竟棋局所留下的數學謎團是什麼呢?且讓我們來介紹。
達文西在他的畫作中充分使用了黃金比例,在今日許許多多的事物也都遵循著這個比例在運作。例如傳統照片規格3×5,廣角照片規格4×7及大小為15:9的寬螢幕電腦等都是在談論不同長﹑寬比例的矩形,這種比例接近1.618的矩形稱為黃金矩形。
▲螺線與黃金比例
不知是人類 DNA 的遺傳或者是上帝的傑作,人類對這種大小尺寸的黃金矩形,特別情有獨鍾。當你拿出許許多多不同大小的矩形供小孩子挑選時,他們總是會挑到黃金矩形,就像真正的小法王總是可以選對圓寂法王所留下的法器一樣不可思議。人類這種與生俱來的審美天賦,可以運用在遊戲上擊敗對手嗎?讓我們以一道在圍棋棋盤上玩的遊戲作說明,這遊戲跟圍棋最大的差別是:只需一粒棋子就可以玩這道遊戲。
閱讀全文:37 達文西的棋盤…聆聽上帝的美學
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分類:戲說數學
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發佈於:14 四月 2014
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作者:國立台灣師範大學數學系教授 許志農
義大利詩人但丁說過「圓是最完美的圖形」,圓的完美來自於它有一個圓心,而圓周完全對稱於圓心。阿基米德說「給我一個支點,我能將地球撬起來」,看似不可能,但在科學的意義是很深遠的,例如,只需給一個點,圓規的一隻腳壓在這點上,另一隻腳就可以畫出完美且對稱的圓。
這些故事都在說明,找到關鍵點或發現可用的科學概念,隱藏的和諧就變成看得見的和諧。在這裡,我們將討論一道圓周上的遊戲
這道遊戲是從東歐的遊戲演變而來。
閱讀全文:38 塗球遊戲…圓是最完美的圖形
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分類:戲說數學
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發佈於:14 四月 2014
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作者:國立台灣師範大學數學系教授 許志農
左先生是一位左撇子,據調查,全世界左撇子只佔百分之六至十二左右。東方或許因為小時候受到父母的束縛,所以左撇子沒有那麼多,但是西方慣用左手的人可不少。就因為稀少,所以左先生特別自戀,經常強調左撇子的聰明,例如,左撇子的視覺透視與空間能力特別強,打出來的桌球或網球特別會旋轉,而且路徑也特別彎曲;左手寫字的人經常用右後腦思考,而右後腦又是掌管創意的地方,難怪左先生常說「左撇子特別會出歪點子,想法特別有創意,就是特別聰明的意思。」
左先生走進理髮廳,坐上理髮椅,對著鏡子跟理髮師傅說剪修哪些地方,講完之後,師傅拿起剪刀開始剪修左先生的頭髮。左先生從鏡子中認出理髮師傅也是個左撇子,在鏡中,左手拿著剪刀俐落的修剪左先生的頭髮。左先生迫不及待的說起話來:「沒想到你跟我一樣都是左撇子,左撇子是世上最聰明的人類,無論作什麼事情都很行,從你左手俐落的模樣又再一次得到證明,…。」左先生話匣子一開,直到理完頭髮才停了下來,這時理髮師傅說「左先生,你的鏡射原理應該要加強,鏡子裡的左撇子實際上是右撇子…。」
兩千多年前的希臘哲學家赫拉克利特就說過「隱藏的和諧比看得見的和諧來得好。」好的數學遊戲就是將赤裸裸看得見的數學和諧隱身藏匿起來,讓玩者從遊戲中去發現,這樣所發現的數學將深深的印記在玩者的腦海裡。至於如何發現這隱藏的數學和諧呢?親身經歷,多玩幾次是發現和諧的不二方法。讓我們一起來挖掘底下這道數學遊戲背後所隱藏的和諧吧?
閱讀全文:39 步步逼近…左撇子的失算