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20101010

開立方根不用計算機


4 3 次方是4 x 4 x 4 = 64,換言之,64 3 方,即64 的立方根便是4,很簡單的。

66 的立方根是多少?

66 64 相差不遠,答案必定是 4 再多一點點。

一按計算機,答案是4.0412...

不用計算機,那很難吧?

這裡有個方法:

那一點點,就是數字多出的部分除以3,再除以該數字立方根的平方。

比方說,現在要求66 的立方根,那66 - 64 = 2 就是那多出的部分。所以,立方根多出的部分,就是 2 除以3,再除以64 的立方根的平方,即4的平方,那就是16。而23再除16,則等於八分一除3,即0.1253,約等於0.042

這多出的一點點再加上原來的4,就是4.042。而4.042 3 方,等於66.04,和66相比,誤差只有百分之四左右,不俗吧?


為什麼這方法可以求出立方根?

在微積分裡,

所以

現在是開立方根,所以設

這就是為何會出現那三分之一。

所以

這方法其實用來求平方根也可以,稍加更改,那一點點超出的部分,就是相差的數目再除以2,然後再除以該數字的平方根。

20080902

真‧Advanced Calculus - Woods


《Surely you're joking Mr. Feynman!》一書裡有以下的描述:

『我始終沒有學會的是“圍道積分(contour integration)”。  

高中物理老師貝德先生給過我一本書,我會的所有積分方法,都是從這本書裏學到的。  

事情是這樣的:一天下課之後,他叫我留下。“費曼”,他說,“你上課時話太多了,聲音又太大。我知道你覺得這些課太沉悶,現在我給你這本書。以後你坐到後面角落去好好讀這本書,等你全弄懂了之後,我才准你講話。”  

於是每到上物理課時,不管老師教的是帕斯卡定律或是別的什麼,我都一概不理。我坐在教室的角落,念伍茲(woods)著的這本《高等微積分學》。貝德知道我念過一點《實用微積分》,因此他給我這本真正的大部頭著作——給大學二三年級學生念的教材。書內有傅立葉級數、貝塞爾函數、行列式、橢圓函數——各種我前所未知的奇妙東西。  

那本書還教你如何對積分符號內的參數求微分。後來我發現,一般大學課程並不怎麼教這個技巧,但我掌握了它的用法,往後還一再地用到它。因此,靠著自修那本書,我做積分的方法往往與眾不同。  

結果經常發生的是,我在麻省理工或普林斯頓的朋友被某些積分難住,原因卻是他們從學校學來的標準方法不管用。  

如果那是圍道積分或級數展開,他們都懂得怎麼把答案找出;現在他們卻碰壁了。這時我便使出“積分符號內取微分”的方法——這是因為我有一個與眾不同的工具箱。當其他人用光了他們的工具,還沒法找到解答時,便把問題交給我了!』

正,一定要找這本“Advanced Calculus”出來,看看到底有多利害。

結果,我翻遍了幾間大學的圖書館在線書目,也找它不到。連經常流連的理大拉記,也沒有它的蹤跡。
最後,終於在城大圖書館目錄裡找到它:

Author - Woods, Frederick S. (Frederick Shenstone), 1864-
Title - Advanced calculus : a course arranged with special reference to the needs of students of applied mathematics / by Frederick S. Woods.
Publisher - Boston : Ginn, c1934.
Edition - New ed.
一本古書,而且,無論何時查目錄,都是 always available 的。
雖然找不到 1926 年的第一版,但這本 1934 年版已是夠老的了,應該和第一版相差無幾。
有一天,因工作關係,有機會可進入城大圖書館 ......
順著 QA303.W885 1934 的號碼,在『數學』一欄的書架邊上走,走到幾近窗口的地方,終於見到這本傳說中的奇書。
深啡色的封面,沒有任何設計,只有“Advanced Calculus”和作者名幾個大字,很典型的二三十年代教科書的風格。
伸手慢慢地、慢慢地把它拿出來,幾十年的舊書,生怕一下子不慎,把它弄得甩皮甩骨。
小心地把它輕放在書桌上,輕輕的翻開來,撲鼻的一陣舊書味。正文前的第一頁,用鉛筆寫了幾個英文字。
城大不過二十幾年,70 年代或以前的書理應絕無僅有。正納悶間,細心一看那幾行退了色的鉛筆字:“Donated by Ms Maria, 1934”。
由於沒有太多時間,惟有只翻到“Differentiation under the integral sign”那一章,看個飽。
雖然跑到城大之前,早已在維基百科上看過這個 topic,但看真書的時候,還是有種不可言喻的滿足感,就像看到大師的真跡似的。
不要小看這本古董書,在網上買二手,最平的賣價也要港幣七百多元!

20070921

如此拆解微分方程式 ── 精彩!

剛剛在 Youtube 上看到有人放了一條短片,10 分鐘左右,是一個 mini lecture,教大家用一個很基本的想法,便可拆解一條一階線性微分方程式。可貴之處,是每一個步驟也講得很清楚,而且不難,即使只有高中的數學程度也可看得明白。

真的不難理解,而且很快可以看完,去片 ──!






一般坊間數學書的教法,通常是叫你先找出『積分因子』(integrating factor)。假設要解的方程是:


首先將它寫成有 P 和 Q (皆為 x 的函數):


然後,那個 integrating factor 便自然而然的生了出來:

最後,答案 (即 y) 便是:


這個方法的好處,是過程很機械式,即使你完全不明白,也可以照版煮碗,把答案炮製出來。但就是這種方式令人感到微積分莫測高深,很神秘,心裡有種不舒服的感覺。

而片中的 mini lecture 用了 5 分鐘左右去解釋一些基本的東西,例如 equating coefficients 可知 an = bn,e 函數的定義等等。

餘下的 5 分鐘左右就 step by step 教你如何拆解。

簡單、清楚、易明。精彩!

20070905

沈詩鈞學啲乜?



圖片來源:星島日報


神童入浸大,上完一堂數學課,隨即在記者面前大嘆課程太淺,一臉滿不在乎的樣子。


當記者問他學了些甚麼,詩鈞即回應道:「你梗係唔明啦」;面對記者的再三追問,他指「你都唔知(數學名詞)係乜名。」(9月5日星島日報)

我在電視面前看著,覺得此 9 歲人仔,天才得黎,真係有啲寸。之後不知是哪一個電視台,搵到料,知道神童在那堂『數學分析』學過什麼,隨即在電視畫面上讓好奇的觀眾看個飽:



記得那把 voice over 的聲音還說:『可能你同我都未必會明 ......』


也難怪阿神童話個記者:『你梗係唔明啦!』


但由於我最討厭人懶神秘,又對電視台如此『講啲又唔講啲』的報導手法甚為不滿,姑且在此說明一下。


其實,又不至於一字咁淺,但擁有基礎數學常識的人,都不難看得明,上式只是想說明一個集合 “A”裡面有什麼而已。所謂集 (set),簡單來說就只是一堆個別物件的集合而已。雖然 Set Theory 在數學裡是一個大分支,亦可以玩到好大、好深奧,但要明白其基本定義,也並非常人遙不可及的事。


『A 是一個集,裡面包含的東西叫 x,所有這些 x 都必須乎合一個條件,就是 x 的平方加 3 乘以 x 再加 1 等於零。』


就是如此。


但偏偏數學家就喜歡將一句說話用超濃縮的方式,再以數學符號演繹一次,一般人都會望而卻步。但數學架構要嚴謹,就必須如此。


9 歲就擁有預科數學程度的阿沈,難怪可以在眾記者面前『大你一大』。可惜一眾網民卻不受這一套,在 Yahoo 新聞網頁上留言大罵。網民 jasonxfeng 如此評論神童鈞:

『我系電視新聞看到佢接受記者的訪問,佢雖然讀書勁,但又自大,又串.令到我對佢好反感!
太冇禮貌啦~!
佢仲系小朋友,以后都吾知點算?
要努力學習禮貌吖~!』

但亦有網民撐佢,ivjo23 說:

『咩大家9 years old時就好大體, 好polite, 好識幾時講啱聽既說話? 莫講9 years old, 19 years old 都好多好多幼稚既人啦, 大家又駛咩咁嬲? 小朋友慢慢教咪得lor, 比個小朋友激親, 你又有幾成熟呢? 』

個人認為,9 歲識幾多大體,幾多謙虛?神童鈞如此表現,沈父責無旁貸。

也許鈞仔有天閒來無事,在浸大圖書館裡流連時,偶爾翻開陳省身丘成桐的數學論文時,才知天外有天。

除了數學,佢重有大把嘢要學!