本书从有关数学的历史讲起,介绍了数学自古以来在生活中发挥的作用,如勾股定理、将未知数假设为“x”的思维模式,引导孩子学会运用数学思维思考生活空间、自然世界,提升孩子的逻辑思维能力,学习生动有趣的数学知识,让孩子了解数学、亲近数学、爱上数学。
了不起的科学系列,漫画图解,知名教授、科普专家撰写,五大主题,100+硬核中小学数学知识点通俗讲解,培养学科通识思维。
柳谷晃
早稻田大学理工学部数学科毕业,修完同大学院理工学研究科博士课程。目前担任早稻田大学高等学院数学科教员,兼任早稻田大学理工学术院讲师。研究领域为微分方程及其应用。他在从事研究和教育工作的同时,以充满魅力的口吻将数学与形成其背景的历史和社会因素展现了出来。主要著作有《数学因何而生?》《天才数学家们的超级思维方式》,主要翻译作品有《打破陈规的数学》等。
序章
“公理”和“定理”到底是什么
Part 1
人们从很久以前就开始借助“数学”的力量了
01 通过“勾股定理” 推算播种的时期 || 024
02 为了征收税金而钻研出的“面积的公式” || 028
03 不为人知的东西方“圆周率”的碰撞 || 032
04 “速度、路程、时间的公式”与税务的均等 || 036
05 木匠的武器——“平方根” || 041
06 能够计算地球大小的“中心角和圆弧” || 044
07 五重塔是根据“立方根”建成的 || 048
08 通过“比重”和“密度”来判断王冠的真假 || 052
09 “三角比”与高度的测量 || 057
10 环游世界后进化而来的“小数” || 061
Part 2
站在“数学”的角度思考日常的种种
01 小心使用!!不可随意使用“反证法” || 066
02 你的命运能够通过“除法”来推导 || 071
03 通过“同余定理”计算○月× 日的星期几 || 074
04 “等比数列之和”与老鼠会的恐怖之处 || 077
05 能够预测未来的“递归公式” || 081
06 预测杜鲁门落选的“统计法则” || 085
07 人口问题能够通过“指数函数”来预测吗 || 089
08 由“正态分布”的思想衍生而来的偏差值 || 093
Part 3
与金钱息息相关的“数学”
01 利息的计算由于“%”的发明变得超级简单 || 098
02 通过“等比数列”算出的庞大债务 || 102
03 支持着保险业的“大数定律” || 106
04 因为“平均”,所以价格公道 || 110
05 “期望值公式”与赌博 || 114
06 通过“对立事件”确认中彩票的概率 || 117
Part 4
自然科学与技术中的“数学”
01 “椭圆的标准方程”与开普勒三大定律 || 122
02 全垒打与“动能定理” || 126
03 “四色问题”可以让手机不会占线 || 131
04 由“重力加速度”推导出大炮的射程距离 || 136
05 “托里拆利定律”与水钟 || 140
06 赋予条形码意义的“二进制” || 144
07 能够计算出飞机飞行条件的“伯努利定理” || 148
08 通过“二次函数”发现的混沌现象 || 152
09 轻松表示出震级的“对数公式” || 156
10 “抛物线”与反射望远镜 || 160
Part 5
那个有名的“定理”真的有用吗
01 “费马定理”为数学带来了什么 || 166
02 “图论”与欧拉的一笔画 || 170
03 用“多面体欧拉定理”推导出只有五个图形 || 175
04 是否存在万能的“证明” || 180
05 能够一次证明无穷个数的“数学归纳法” || 185
写这本书,为的是让读者能够对从前的人们是如何运用数学,如今的人们又是如何运用数学有一个较为清楚的认识。
我认为,从前人们的生活与数学的关系十分之紧密,远胜当今社会。特别是对于当政者来说,数学更是治理国家必不可少的一种重要手段。比如说,想要建造大型的金字塔,对“毕达哥拉斯定理(勾股定理)”的灵活运用就不可或缺。而那些参加过金字塔建造的人们,将建造金字塔的技术带回自己的村子,并运用至平常的生活中,最终使全体社会的知识和技术产生进步。
数学拥有着悠久的历史。它与人类一同进步,时常还会有崭新的运用手法被发明出来,这些都是无数人智慧的结晶。就像大家平时理所当然使用着的阿拉伯数字,也并非一朝一夕就被创造出来的。
古代人并不具备将未知数假设为“x”的思维模式。这种方式一直到使用文字来表示数字的大约500 年后才逐渐被人们掌握,这都是一代又一代的天才们倾注了无数心血后的成果。此外,数学正是人类在一次又一次面临各种危机关头时发展起来的。在那个黑死病横行欧洲的时代,在人们因为不知道其感染渠道而倍感苦恼之际,就已经有杰出的人将牛顿和莱布尼茨刚刚发明的微积分概念应用到了感染模型中。
即使大家并非十分热爱数学也没有关系,即使感受不到一些数学家和学校老师所言的“数学之美”也没有关系。但是,如果一个国家中有越来越多的人意识到运用数学的重要性,那么这个国家的实力必定会逐渐强大。100 个人中只有1 个人懂得微积分的国家,和10 个人中就有1 个人懂得微积分的国家,孰强孰弱,不言而喻。
当今学校的教育,其实也应该是为了提升社会全体水平而存在的,可是,现实却没有那么多时间去教导学生如何运用数学。无论如何,人们每天切切实实地都在享受着数学给我们带来的恩惠。在当今社会,数学仿佛和人们的日常生活渐行渐远,逐渐被大家忽视。因此,我希望大家可以通过本书重新认识到数学对我们的重要性。
本书的出版,得到了实务教育出版社(日本)的佐藤金平先生各方面的悉心指导,在此借机表达我诚挚的感谢。
我希望所有人能够认识到,数学是能够给人们带来幸福的,大家掌握的数学知识越多,这个社会就会变得更加美好。