2007/02/11

數學資優生

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上週參加一個研習課,講者提到培育數學資優生的策略。即或我們的教育以考試主導,但至少對自身專業有所要求的同工,下表倒不失為一個教學自評的指標。





會上,講者提出所謂「加速式教學法」。個人認為,這些安排用在第一組別的學生也普遍合用,其實課堂目標明確,提問到位,安排主要時間進行堂課,之後隨即安排小測,務求保持課堂的緊湊,當然,不排除自己抗拒費盡心機攪下活動,純粹刺激學生的感官吧。

2007/02/06

從世界杯中看數學

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[撰文:KCY]

去年世界杯戰況激烈,當你欣賞賽事時,可有想過世界杯也有數學的學問,你又知道多少呢?如讀者細看預賽成績單的話,你會發現只要積分達到 5 分者便肯定出線,分數達 4 分者,也有機會晉級;但分數少於 3 分者,便肯定出局。究竟這些涉及甚麽數學學問呢,原來這些跟成績單有關,分析詳見如下:

由成績單發現,各隊的勝、和、負場數和都為 3,亦即每隊要與同組的其他球隊比賽一場,所以同組共賽6場。如果所有賽事都分出勝負的話,即將場數乘以 3,積分總和就為 18。但出現和局的話,就會令「積分總和」少了 1 分,如此類推,如果 6 場全都和局,「積分總和」便會減至12。從上述可知每組的積分總和會在 12 至 18 分之間。

但為何說 5 分的球隊一定出線呢,是因為如果甲隊積分為 5(即取得 1 勝 2 和),有了 2 和,即表示積分總和最多只得 16,這樣不會令它出局。但如果計算出來的積分總和為 16 分以下,甲隊便有可能出局,但出線機會仍然非常高的。又為何說 3 分以下便一定出局呢,因為它能晋級的 4 個可能亦非常低,看以下詳述:
一.甲隊得l勝 2 負﹝5 分),乙,丙同得l勝 2 負﹝5 分),而丁則全勝﹝9 分),要用進失球數來決定,機會只得 3 分之 1。

二.甲隊為 3 和﹝3 分),乙,丙得 2 和 1 負﹝2 分),丁為 2 勝 1 和﹝7 分),令甲丁晋級。這為最大機會。

三.甲,乙隊也為 3 和﹝3 分),丙 2 和 1 負﹝2 分),丁 1 勝 2 和﹝5 分),甲乙須比進失球數,機會為 2 分之 1。

四.6 場全和局,4 隊比進失球數,機會相若,這為最小機會。
由此證明得 3 分的球隊比5分的出線機會差很遠。看完這篇文章後,我希望讀者你能更加留意周邊的數學,無論你正在做甚麽,也應多留意是否跟美妙有趣的數學在其中。

2007/02/05

從撲克遊戲談概率 Probability in Poker Game

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[撰文:NKF]

撲克(POKER)雖然是遊玩者的個性與他選擇的戰略來進行遊戲,但是如果打算贏,在此之前應預先了解概率。

各式的順位是將52張長牌,各分配5張後,從所謂可以完成多少不同手法開始計算。其組合共(52x51x50x49x48)/(5x4x3x2x1)=2,598,960(有這麼多種手法)

同花10、J、女王、王、A齊全者(即同花順),機率是649,740分之1;5張同花連號的機率是72,193;4張同花,1張不同花的組合的機率是4,165;3張同數與2張同數之組合的機率是694分之1;5張同花的機率是505分之1;5張同號的機率是256分之1;3張同花的機率是48分之1;2張同花的機率是21分之1;1張花的機率是2.5分之1;無角色的機率是2分之1。

在這二百五十九萬八千九百六十種的手法當中,有40種是同花同號牌、而有六百二十四組是變成同種4張牌與異種一張牌的組合。

由於第一張牌可以隨便,所以機率是1/1。

第二張,在剩下的五十一張牌當中,只要出現與最初的牌同組的十二張牌之中任何一張均可。這種牌入手的機率是12/51。

以相同方式,剩下的牌也逐漸變成11/50、10/49、9/48之機率。如果將這些分數全部乘起來則變成1/505。

另外應考慮的事情還有一項,進入你手中的五張同花也許是五張同花連號。但是此機率,包括同花最上位順號也僅為1/64,794,似乎不致改變數字或產生意見差別程度的頻度。

實際上,如欲製造三張同花與兩張同花組合時有十種變化。十種的第一組就是所謂3/20825的機率。如計算後則變成六百九十四次對一次的機率。

這種事情既有趣味,也可以幫助評估手法的價值。然而,抽牌的機率是最直接適用於實際遊戲的戰略或判斷。而且,這是說明幾項既迅速又簡單的機率計算。

假設你備齊,可連續兩端任何一端的四張連續的五張同花牌,例如在你手中的紅心5、6、7、8,與另外一張並無任何角色的牌。此時如果放棄此無用的牌,再重新抽一張時,不知你手上的牌實際好轉的機率會變成如何?

如果手上的牌會好轉時,則有下面四種中任何一項的可能。五張同花連號、五張同花、五張連號,一張花。只要與你有關,可以抽的牌還剩下四十七種。但因為實際上對方也分配到相同的牌,所以場牌的張數將更少,但你也許即時可以了解,你抽的牌是造成不到身邊的四十七張中的任何一張,而任何牌均相同。

如收到紅心的4或9任何一種時,雖然會變成五張同花連號,不過能產生如此手法的機率是12/47。

除了這兩張與在你手中的四張牌以外,還有七張紅心。只要抽到這七張中的任何一張仍然會產生普通的五張同花,而該機率是7/47。

在紅心以外的三種牌當中如進入4或9時則變成五張連號,而其機率是6/47。

在此三種牌中,如進入5,6,7,8的任何一種時,因為你已具備這些數位牌,所以似乎至系有可以獲得一張花的安慰。此時的機率是12/47。

在這種可能性當中,也許會產生任何一種機率,亦即重新抽出一張牌後手上的牌會好運的機率,是將這些機率合計而變成27/47,這是較1/2稍多的機率。

若加上除了只能成為一張花的機率之三個分數後,如在身邊有在兩端可以連續牌的四張同花最上芝時,再抽一張後會出現手上的牌真正好轉的機率(15/47)。這種情形大約三次有一次,而以一對二對你不利。

分配牌以後,有張王,或其他任何三張同數牌進入你身邊時,放棄其他的兩張牌再重新抽牌,而能形成同花四張不同花一張的情形是不會經常有的。

2007/02/04

煮食數學

[撰文:YKM]

我們由小至大都不斷學習數學,而且數學也是主要的科目的其中之一。你知道數學為什麼這麼重要嗎?讓我告訴你吧!生活中,我們身邊一直隱藏着一些很簡單,甚至有非常深奧的數學。我們不知不覺便應用了它們。如果我們不學習數學這種「技能」,我們就不能自力更新,自己去做想做的事。其實數學有很多種,我今天想談談的數學是圍繞我們身邊的「ml」/「cc」和「L」,即是毫升和升。我們日常的飲品盒、膠樽和水杯等容器都是用毫升或升。家庭主婦們焗蛋糕時,都是用毫升或升來量度份量,以便準確地做出又鬆軟又美味的蛋糕。所以我們不可不談毫升或升。

毫升和升的關係:
1毫升 = 0.001升
1升 = 1000毫升
1毫升 = 1立方厘米(cm^3) = 1立方公分(cubic centimeter)

* 其實立方公分(cubic centimeter) 即是毫升 à 容量計量單位。 *

很多人都問1毫升到底有多重,你們知道答案嗎?想想吧!
……………………
……………
…………
是1克??還是1安士???
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……………
…………
其實,答案是不定的。

不同事物的1毫升都會有不同的重量。因為不同單位是量度不同的事物。例如 : 克是質量(mass)單位,ml是容積單位。試想想,油之所以浮於水是因為油密度低、比水輕,同樣多少的物質,即是1毫升(ml)油比1毫升(ml)水輕,而1毫升(ml)的水重量是1克(g),自然1毫升(ml)的油重量不會達到1克(g);相反1毫升(ml)的水銀密度高,比水重,自然1毫升(ml)的水銀是會重過1克(g)。所以答案是不定的。

我們只可說的是「1毫升 = 1立方厘米(cm^3)」!

相信各位對毫升和升都有不少認識,不如讓我考考你們吧!

  1. 1茶匙等於多少毫升……又等於多少升呢??
  2. 用 50 毫升及 110 毫升的水杯,平均分配一盒 240 毫升果汁。最少要多少個步驟?
  3. 一天要喝8杯水,到底要喝多少毫升/升水?

答案

1.) 605毫升

2.) 7個[步驟]。若用代數語言表達,題目變成如何用「5、11、+ (加)、- (減)」,堆砌 12 出來。

12 = 1 + 11
-> 12 = ( 11 - 10 ) + 11
-> 12 = ( 11 - 5 - 5 ) + 11

「11」減兩次「5」,就是在 110 毫升的水杯抽走兩次 50 毫升 (共 100 毫升) 的果汁,只剩下 10 毫升。再加上一次「11」,就是最後再裝 110 毫升果汁。
3.) 不定。但我們通常都是用250毫升的水杯,那答案便會是2000毫升/ 2升水。

有關毫升的數學有趣嗎?讓我總結一下吧!毫升和升的應用範圍很廣,可以是一些有趣的數學問題,又可以是一些日常生活中的量度單位,一舉兩得,而且它幫助了我們很多。希望每一個人都喜歡數學!

學數隨想

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[撰文:YCK]

我認為要學好數學是很簡單:堅持不斷練習。

如何堅持呢?就是一碰到不懂,便要弄清楚。不過,不要依靠別人。而是自己埋頭苦幹,下定決心一定要找出答案。在過程中,你會發現自己的不足。因而便能改進,然後加以練習。不斷地改,使你的基本知識到了穩固的地步,便能謀求更高的學習。萬丈高樓從底起,再聰明的人沒有良好的基礎也只是枉然。錯了一個步驟,答案少了一,都是錯。很多時錯只是因為不小心,每一個人都會有。惟有通過練習,訓練自己到達滾瓜爛熟的地步。

數學是一環扣一環,上年學了的,甚至一年級學的,並不代表已成過去,新的知識就在上面加建。如果高樓的根基不穩,很容易倒塌。很多人數學不好,不是他們笨,而是不懂方法去學。年復一年,致使自己對數學生厭又不明白。當根基紮好,想要建高,依然需要勤練。在這個時候,聰明人的確是佔了優勢,但透過練習,仍能彌補這方面的缺憾。畢竟,世上沒有真正的聰明人、笨人,這一切都是人自我的標籤。

而當你解決了一個又一個的問題,在心理上,也增加了對自己的信心。數學是很奇妙的,它所考驗的只是你的情緒智商。一個人處於自信、冷靜的時候,才能撥開雲霧,思考出真正的答案。在充足的準備下,情緒便成了關鍵。我們常聽說有些人很害怕考試,並不是他們沒有溫習,而是被自己的情緒所撃倒了。唯有在熟悉的環境下,人才會放鬆心情,所以做練習可以提供安全感。在平時,往往一遇到不明白的地方,我們很快會放棄,心裏會對自己作出自我否定。日積月累下,到了考試時,這個念頭便會不斷湧現,使自己失去了信心。學習數學,最大的敵人就是自己。唯有能征服自己,勇於打破自己的極限,才能學好。

學生眼中的質數檢驗

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[撰文:KCY]

要尋找質數,埃拉托斯特尼篩法是個很好的方法。此外,印度人 M. Arrayal 、N. Kayla 以及 N. Saxena 提出了 AKS 質數檢驗演算法也不錯,它能同時證明某範圍內所有質數。

步驟一:考慮以2開頭的數列:
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

步驟二:標出序列中的第一個質數,數列變成:
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

步驟三:將剩下數列中,將2的倍數劃掉(以灰色表示),該數列變成:
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

步驟四:若該數列的最大值小於第一個質數的平方,那麼剩下的數列中所有的數都是質數,否則返回步驟二。本例中,由於25大於2的平方,我們返回步驟二。

剩下的序列中第一個質數是3,將主序列中3的倍數劃掉(以灰色表示),該數列變成:
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

我們得到的質數有:23。但25仍大於3的平方,我們返回步驟二。

現在序列中第一個質數是5,同樣將序列中5的倍數划出,主序列成了:
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

我們得到的質數有:2 3 5 。 因為25等於5的平方,步驟完成。

結論:去掉紅色的數字,2到25之間的質數是:2 3 5 7 11 13 17 19 23

參考資料:有趣的數數的性質談談質數

學生眼中的速算

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[撰文:YKS]

  我們從早到晚無時不在計算:早晨睜開眼睛,大部分的人會看看鬧鐘,計算還可以睡多久和起床的時間;店舖進貨的時候,會計算一下店舖可動用的資金和用來進貨的金錢要多少來計算店舖的盈餘。至於上班一族,也免不了會算算年假還有多少可以請,年終獎金有幾個月可以領。

  所以,我們實在很難想像沒有計算會怎樣過日子。然而,談到計算的一些具體方法,卻很少有人感興趣。

  既然生活上無時不計算,至少加減乘除這些算術要算的好一點。由於很多人不知道計算的要領,不會使用,所以每個人計算的速度都是差不多的,而你學了速算,則會比其他人更快,更節省時間。

  雖然速算是加速計算,不過,不光是求快。由於比普通的計算省事,因此可以避免一些計算錯誤。也就是說,速算是一舉兩得的計算方法。即使是一些排斥數學的人、平常對計算感到頭痛的人、又或是容易算錯的人、想要更加強計算的人,我也鼓勵你學速算。速算不但對你有所幫助,更會讓你了解計算是多麼有趣。

  說了這麼多的速算的應用和好處,也是時候舉舉一些例子了:當兩位數乘兩位數的時候,可以以一條式子來令你計算得更快:設a是十位,b是個位。同樣的,第二個數字的c是十位,d是個位。於是,ab、cd可以分別換成:
(10a+b)(10c+d)

然後把這條式子乘乘看,便會變成:
100ac+10(ad+bc)+bd

如果把這條式代入ab=14和cd=46,那便會變成:
400+10(6+16)+24=644

所以14乘46便是644了。

是不是很簡單呢?連你用直式的時間都省回了,當然,是要多練習才會用得得心應手的。學完這條式子以後是不是想學多一點,好讓自己在同輩面前炫耀一番吧!

資料來源:有趣速算3秒教