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12堂魔力数学课 一个与代数有关的魔术
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小时候,我第一次接触代数是通过我父亲。他说:“孩子,代数与算术没有多大区别,不过是用字母来代替数字。例如,2x+ 3x= 5x,3y+ 6y= 9y。明白了吗?”我回答说:“好像明白了。”他接着说:“好的,那么5Q+ 5Q是多少?”我信心满满地答道:“10Q。”他说:“声音太小了,大点儿声!”于是,我高声答道:“10Q!”结果,父亲回说:“不用谢!”[1](父亲对双关语、开玩笑和讲故事的兴趣一直都比对数学教学的兴趣大,因此我从一开始就不应该完全相信他说的话!)
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我第二次接触代数,是因为我想弄明白下面这个魔术的原理:
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第一步:在1到10中选择一个数字(你也可以选择一个大于10的数字)。
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第二步:把这个数字加倍。
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第三步:加上10。
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第四步:除以2。
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第五步:减去你一开始选择的那个数字。
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我猜你得到的数字一定是5,对吗?
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这个魔术背后的奥秘是什么?是代数。我们从第一步开始,把这个魔术再回想一遍。我不知道你一开始时选择的是哪个数字,因此我们用N来表示它。当我们用一个字母来表示未知数时,这个字母就被称为“变量”(variable)。
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第二步,你把这个数字加倍,它就变成了2N。(由于字母x经常被用作变量,因此我们通常会省略乘号,以免混淆。)第三步,这个数字变成了2N+ 10。第四步,在除以2之后,这个数字变成了N+ 5。第五步,减去你一开始选择的那个数字,也就是N。从N+ 5中减去N,得数是5。我们可以如下简要地表示这个魔术:
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12堂魔力数学课 代数的黄金法则
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我们先思考一个问题:某个数字加上5之后,和是这个数字的3倍,请找出这个数字。
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为了解答这道题,我们把这个未知数设为x。它加上5之后,就是x+ 5;最初的3倍,就是3x。这两个量相等,因此我们需要解下面这个方程式:
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3x=x+ 5
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从左右两边各减去x,方程式就变成:
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2x= 5
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左右两边同时除以2:
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x= 5 / 2 = 2.5
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由于2.5 + 5 = 7.5,与2.5的3倍正好相等,因此可以证明这个答案是正确的。
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延伸阅读
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