不少人常常覺得數(shù)學(xué)有時會違背我們的直覺,但本書的作者認(rèn)為,數(shù)學(xué)的非凡之處在于,通過數(shù)學(xué)邏輯推理工具,我們能夠處理超過大腦認(rèn)知能力的事物,掌握越來越多的抽象概念。在本書中,作者用幽默風(fēng)趣的語言以學(xué)校教授的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)(數(shù)字、幾何)為起點,逐章介紹二維圖形、三維圖形,最后構(gòu)建四維圖形,帶領(lǐng)讀者理解四維空間中的奇特圖形和數(shù)學(xué)理論。此外,本書還介紹了素數(shù)的奧秘、紐結(jié)論、圖論、優(yōu)化算法、條形碼和蘋果手機屏幕背后涉及的數(shù)學(xué)原理以及大小不同的無窮,這些理論最終又巧妙地與四維空間聯(lián)系到一起,超乎想象。本書通過各種數(shù)字游戲、謎題、魔術(shù)和圖形操作,介紹蘊藏其中的趣味數(shù)學(xué)原理,使原本看起來令人望而生畏的理論變得簡單易懂,讓讀者在閱讀中享受數(shù)學(xué)的樂趣。
用10根手指怎樣數(shù)出超過10萬的數(shù)?
如何成功預(yù)測一場球賽的勝負?
計算機如何思考?
如何用函數(shù)制作不一樣的情人節(jié)禮物?
“水立方”是什么奇妙的結(jié)構(gòu)?
如何構(gòu)建四維立方體?
四維空間沒有你想象的那么抽象,
這本書可以切割、剪裁、折疊,
將帶你探索四維空間!
自助式的游戲,
與學(xué)校課堂所學(xué)不一樣的數(shù)學(xué),
治愈你和孩子的數(shù)學(xué)恐懼癥!
推薦序
寫一本數(shù)學(xué)書很難。數(shù)學(xué)是一個很大的學(xué)科,里面包含了算術(shù)、代數(shù)、數(shù)論、圖論、幾何、拓撲等一大堆分支。如果是一本科普性質(zhì)的數(shù)學(xué)書,只專注于某一個具體的數(shù)學(xué)分支,很難讓讀者對整座數(shù)學(xué)大廈有一個宏觀的了解。那就在眾多分支里各選一些最有趣的話題,把它們串成一本書吧?這事兒就更麻煩了。每個數(shù)學(xué)分支里都有很多極其有意思的話題,究竟選擇哪些,對于稍微有些選擇困難癥的作者來說,就已經(jīng)是一件非常頭疼的事情了。用一條漂亮的線索將所有的話題銜接起來,讓每個新話題的出現(xiàn)都不要太過突兀,給人一種一氣呵成的感覺,就更需要精心構(gòu)思了。而且,話題的前后順序也需要引起格外的注意,因為后面的話題可以用到前面講過的知識,但前面的話題沒法提前使用后面才會講到的知識。你知道嗎,這一切就好比是,叫你用一個故事把你所有的親戚朋友都介紹一遍。
寫一本講解數(shù)學(xué)的數(shù)學(xué)書就更難了。對的,你沒看錯。很多所謂的數(shù)學(xué)書,根本沒有在講數(shù)學(xué)——講一講數(shù)學(xué)家的生平和逸事,講一講數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)的背景和影響,再羅列一些相關(guān)的數(shù)據(jù),結(jié)果一本數(shù)學(xué)書活生生地變成了一本歷史故事書,里面沒有什么讓人陷入深思的數(shù)學(xué)問題,沒有什么讓人拍案叫絕的數(shù)學(xué)思想,沒有什么讓人瞠目結(jié)舌的數(shù)學(xué)結(jié)論,也沒有說明它們在數(shù)學(xué)或者生活中的重要意義。這很難讓人體會到真正數(shù)學(xué)的樂趣。
寫一本能生動直觀地講解數(shù)學(xué)的數(shù)學(xué)書,那更是難上加難。有一個數(shù)學(xué)定理說的是:給定空間中的任意三個立體圖形,則一定能作出一個平面,使得每個立體圖形的體積都被該平面分成相等的兩份。給出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)表達后,再給出一個形象的例子方便眾人理解,這不僅僅是數(shù)學(xué)科普作者喜歡干的事情,也是看似嚴(yán)肅的數(shù)學(xué)家們自己愛干的事情。在數(shù)學(xué)中,上述結(jié)論經(jīng)常被說成是:在兩個面包片中間夾了一層火腿,做成一個火腿三明治,即使這個火腿三明治做得非常不規(guī)整,也一定能一刀把兩個面包片和中間的火腿都分成一樣多的兩份。而且,這個定理真的就叫作“火腿三明治定理”(ham sandwich theorem)!一個生動直觀的比方,讓干癟的數(shù)學(xué)理論似乎有了新的生機,也大大降低了人們理解和分析問題的難度。
用說相聲的手法寫一本能生動直觀地講解數(shù)學(xué)的數(shù)學(xué)書,其難度可想而知了。然而,這本書的作者——馬特·帕克——真的做到了這一點。
你可以從這本書的字里行間看出,馬特·帕克是真的熱愛數(shù)學(xué);你也可以去網(wǎng)上看看他的一些演講,相信你也會很快被他的激情所感染。這家伙真的可以算是數(shù)學(xué)極客的標(biāo)桿人
物。更神奇的是,馬特·帕克是一名喜劇演員。他經(jīng)常參加各種脫口秀表演,邊講數(shù)學(xué)邊抖包袱,讓人在笑聲中得到一些往往只有在聽課和刷題時才有的收獲。別覺得數(shù)學(xué)和喜劇完全不搭邊。在我看來,數(shù)學(xué)和喜劇有著非常內(nèi)在的共同點——它們都能給人帶來一個個靈機一動的瞬間。
這一個個靈機一動的瞬間陪伴著我毫無壓力地完成了譯文的審校。希望它們也能陪伴著你度過一段難忘的時光。
數(shù)學(xué)科普作家·顧森(Matrix67)
推薦序? 顧? 森 1
第 0 章? 引? 言 1
第 1 章? 你心里有數(shù)嗎 7
第 2 章? 來,畫個圖吧 26
第 3 章? 平方根的秘密 45
第 4 章? 變? 形 63
第 5 章? 三維世界的圖形 84
第 6 章? 教我如何放得下 106
第 7 章? 一頓“素”餐 126
第 8 章?“紐”轉(zhuǎn)局面 150
第 9 章? 一切只為圖 170
第 10 章? 第四維度 195
第 11 章? 算法之道 219
第 12 章? 如何構(gòu)建一臺計算機 245
第 13 章? 數(shù)字?jǐn)嚢铏C 267
第 14 章? 怪異的圖形 296
第 15 章? 更高的維度 315
第 16 章? 好數(shù)據(jù)死不了 335
第 17 章? 怪異的數(shù) 358
第 18 章? 超越無窮 386
第 n + 1 章? 后? 記 406
疑難解答 410
圖片及部分文字的版權(quán) 438
致? 謝 440