跳到主要內容

數學

解析幾何的一些應用


--------------------------------------------------------------------------------

提起數學,大多數讀者大概都對它敬畏有加。在學生時代非念不可,只好硬著頭皮苦撐,能夠安然畢業,真如苦海超生,以後能夠不再碰它實在慶幸萬分。有些人不免要想:為什麼學校非得要教數學?聯考和其他各類考試也少不了數學?然而每個人投下無數心力學習數學,除了應付各類考試之外,到底又得到些什麼呢?學習數學的目的,若僅僅是為了應付一門必修的課程,的確是一件十分痛苦的事。另一方面,由於未能將數學的思考活用於處理日常的事物,因而使數學顯得一無用處。

數學並非等於計算,它是一種解題的思考途徑。台大數學系的黃武雄教授就極力主張數學是一種方法論(methodology)。筆者深表贊同。

數學的應用有許多優點:

一﹑數學是一種「語言」,利用數學符號和算式能明確表達自變數和應變數之間的因果關係,倘若改以文字敘述,往往冗贅且意義不明。

二﹑數學除了具有簡潔精確的優點之外,尚可提供一套比文字推理更為強而有力的分析和推理工具。常能獲得用文字推論無法獲致的結論,並可以處理多變數的情況。

三﹑有大量數學定理可供利用。

四﹑迫使解題者列出假設,做為使用數學定理的先決條件,使人免於無意間採用不必要的潛在假設。

五﹑使用數學方法,再加上統計資料的分析,對文字推理所獲得的結論,常能進行實證性的檢定。

除了以上所列各點之外,尤其不應忽略的是數學的圖示法,例如統計圖表能讓人一目了然,達成溝通的任務。這是比較易於在日常生活利用的工具。本文準備用一些解析幾何的應用﹐來說明數學的實用性。

數學方法中,幾何易明難算,代數易算難明。法國數學家笛卡兒想出了一個兼顧二者之長的數學方法,就是解析幾何。解析幾何的根據有兩大觀念,其一是坐標觀念,另一是用坐標法將任何具二未知數的代數方程式,表成為平面曲線的觀念。由於坐標的創設,笛卡兒將平面「算術化」,從此之後,人們可以不必用幾何方法界定一個點,而僅用一耦點(x,y)的數就可以予以界定,反之亦然。

解析幾何最常為人用到,但卻習而不察的概念就是原點。例如平常向路人問路,對方的回答大多是先提出一個為大多數人所熟知的地點做為原點,然後指出應如何走法,就會到達目的地。

又如在行銷策略方面,通常業者將消費者加以區隔,而後以圖形表示,其中圓圈的大小表示百分比。然後可針對某一群人士消費的習性,設計合乎需求的產品。圖一就是典型的解析幾何概念應用實例。又如圖二也能使人一看便知世界各國汽車所訴求的對象。雖然各點均無真正坐標值,但並不妨害其所欲表達的意念。再如圖三清楚地表達了電腦和通訊的整合之路的發展歷程,也是解析幾何圖形的應用。

以上僅是隨手取來的一些例子,提供讀者參考。其次我們再來看看極坐標概念的應用。例如某公司欲推出新產品,該公司設計部門的二位設計師各提出一份設計提案。假設該產品必須注重實用性、安全性、操作性、審美性及環境性。為了評估設計案的受接納程度,可將各特性分為0~4(0表不喜歡,1表可,2表佳,3表良,4表優),尋求公司內員工意見,將結果歸納後,表示如圖四,就可看出各設計案受歡迎的程度。

又如購屋對一般人來說可算是件大事,必須審慎從事,通常買房子考慮的因素不外是:環境、交通、價位、坪數、格局及造型等項目。為了便於評估起見,我們可將各考慮項目分成1~5。當參觀一幢房子的時候,依自己對各項滿意的程度給個分數,並可繪圖如下:


同時可制訂一些規則:一﹑總分低於18分的房子不予考慮;二﹑總分在18~21,則向對方索取電話及其他有關資料後立即告辭;三﹑若總分在21~25,則可與對方進一步深談;四﹑總分在25分以上則優先考慮。這種做法可以提高效率,並且對各幢房子的觀感表現於紙上(見圖五),便於作理智決策,而不會被推銷員的三寸不爛之舌纏住,以致一時衝動不小心而作下事後後悔的決策。

我國自漢以儒立國至今,知識分子的思想深受儒家思想的影響。尤其自科舉取士以來,讀書人只知熟讀應考書籍而不重其他。儒家典籍以人為探討對象,使我國文化成為一種感性文化。雖然在宋元以前,我國數學也曾輝煌一時,卻未能受到應有重視而成為思想主流之一。西方各國的思想則大致秉承希臘傳統,以物為探討主題,講求理性思考及問題解決方法。經濟學家高希均曾評論國人:「有太多溫暖的心,缺乏冷靜的腦。」為了發展科技,提高工作效率,使我國成為一個現代化的國家,理性思考和講求程序方法,以促進效率實不容忽視。數學的學習與應用正是邁向這個方向的途徑。如何將數學常識化,能夠將它活用於日常生活,而不致於使學生時代學習數學的心血白費,實值得有心人士深思。

留言

這個網誌中的熱門文章

轉載《再別康橋》 賞析

《再別康橋 》 賞析 作者 : 徐志摩     輕輕的我走了, 正如我輕輕的來; 我輕輕的招手, 作別西天的雲彩。   那河畔的金柳, 是夕陽中的新娘; 波光裡的豔影, 在我的心頭蕩漾。   軟泥上的青荇, 油油的在水底招搖; 在康河的柔波裡, 我甘心做一條水草!   那榆蔭下的一潭, 不是清泉, 是天上虹; 揉碎在浮藻間, 沉澱著彩虹似的夢。   尋夢?撐一支長篙, 向青草更青處漫溯; 滿載一船星輝, 在星輝斑斕裡放歌。   但我不能放歌, 悄悄是別離的笙簫; 夏蟲也為我沉默, 沉默是今晚的康橋!   悄悄的我走了, 正如我悄悄的來; 我揮一揮衣袖, 不帶走一片雲彩。      1928.11.6 中國上海   這首《再別康橋》全詩共七節,每節四行,每行兩頓或三頓,不拘一格而又法度嚴謹,韻式上嚴守二、四押韻,抑揚頓挫,朗朗上口。這優美的節奏像漣漪般蕩漾開來,既是虔誠的學子尋夢的跫音,又契合著詩人感情的潮起潮落,有一種獨特的審美快感。七節詩錯落有致地排列,韻律在其中徐行緩步地鋪展,頗有些“長袍白麵,郊寒島瘦” (" 長袍白麵 , 郊寒島瘦”是說孟郊、賈島二人的詩寫得古樸生澀、清奇苦僻,不夠開朗豪放。 ) 的詩人氣度。可以說,正體現了徐志摩的詩美主張。《再別康橋》是一首寫景的抒情詩,其抒發的情感有三:留戀之情,惜別之情和理想幻滅後的感傷之情。   “輕輕的我走了,正如我輕輕的來,我輕輕的招手,作別西天的雲彩。”這節詩可用幾句話來概括:舒緩的節奏,輕盈的動作,纏綿的情意,同時又懷著淡淡的哀愁。最後的“西天的雲彩”,為後面的描寫布下了一筆絢麗的色彩,整個景色都是在夕陽映照下的景物。所以這節詩為整首詩定下了一個基調。 “那河畔的金柳,是夕陽下的新娘,波光裡的豔影,在我心頭蕩漾。”這節詩實寫的是康河的美,同時,柳...

從胡適新詩《老鴉》說起

胡適新詩《老鴉》 一 我大清早起, 站在人家屋角上啞啞的啼 人家討嫌我,說我不吉利;── 我不能呢呢喃喃討人家的歡喜!   二   天寒風緊,無枝可棲。 我整日裡飛去飛回,整日裡又寒又饑。── 我不能帶著鞘兒,翁翁央央的替人家飛; 不能叫人家繫在竹竿頭,賺一把小米!   胡適早年自美返國,看到社會上種種不合理的現象,常在演講、為文時提出批評,因此引起很多被批評者的不滿,甚至招來種種打擊。所以他自比為烏鴉,老是啞啞地對著人叫,別人見了牠就大不吉利。烏鴉討人厭,但是胡適卻堅定地說:我不能呢呢喃喃討人家的歡喜!輕柔悅耳,人們都喜歡聽﹔但他卻寧願當烏鴉,不肯阿諛諂媚,討人們歡喜。他要把社會上種種不合理的現象暴露出來,以謀求改善,即使因此而使自己處境惡劣,無枝可棲、又寒又飢,但他也不屈服、不改變,仍然堅定的說 「 我不能帶著鞘兒,翁翁央央的替人家飛、不能叫人家繫在竹竿頭,賺一把黃小米。 」 因為他不是鴿子,也不是小鳥,他本來就是烏鴉,他就是要當烏鴉。這首詩裡的老鴉可以看作是他自己的化身;他借老鴉向世人宣示─不管你們喜不喜歡,我還是堅持說我該說的話;不管處境如何困難,我還是堅持我該做的事 ! 這種精神正是北宋名臣范仲淹的名言「寧鳴而死,不默而生。」的具體表現 。 為什麼烏鴉討人厭 , 被人認為不吉利呢 ?大師胡適經常說自己有歷史癖,而我則有考據僻 。 喜歡就一些趣味雅(trivia)的小事打破砂鍋追到底 。 經過一番搜尋,發現烏鴉討人厭的理由如下: 除了烏鴉全身烏黑,叫聲嘶啞難聽,而且常常成群結隊地邊飛邊叫,據說烏鴉的嗅覺特別靈敏,人或畜瀕臨死亡,他 ( 牠 ) 的身上就會散發出一種特殊的氣味,烏鴉就聞味而來。可是人們誤解了牠,認爲是牠的到來才造成死亡事件的産生。所以人們認爲烏鴉叫是不祥之兆。   偶然讀到著名唐代詩人杜甫《奉贈射洪李四丈》的詩 ,提到有烏鴉在友人房上叫,他恭維友人道: " 丈人屋上烏,人好烏亦好。 " 元稹的《大嘴烏》詩和白居易《和大嘴烏》詩再再顯示唐人普遍認為烏鴉是吉祥鳥,烏鴉的出現必定帶來喜慶,因而對烏鴉有著熱愛和敬畏的感情。另一方面 ,唐人 認為烏鴉覓食反哺其母,這種行為與儒家思想契合。例如白居易的《慈烏夜啼》對於烏鴉讚賞有加 : " 慈烏...

漫談古詩十九首十八《客從遠方來》

客從遠方來,遺我一端綺。 相去萬餘里,故人心尚爾。 文彩雙鴛鴦,裁為合歡被。 著以長相思,緣以結不解。 以膠投漆中,誰能別離此。   注釋 遺:音ㄨㄟˋ,送來的意思。客人乃替丈夫帶回給妻子的禮物。 端綺:半匹絲絹。端,二丈,即半匹。綺,有花紋的絲織品。 故人:本指有舊交情的朋友,此指遠別的丈夫。 合歡:本植物名,羽狀複葉,小葉到夜晚會合起,故曰「合歡」或「合昏」,古人常以之為夫妻和合的象徵。本詩指雙層縫合的被子。 著:音ㄓˇㄨ,通「貯」,即裝填絲棉。 長相思:本應填以長絲,此處將民歌諧音雙關的修辭還原,故謂「長相思」。 緣:音ㄩˋㄢ,在被子四端以絲縷縫合。 以膠投漆中:喻纏綿不分。膠漆為古時兩種黏性最大的接著劑。   語譯 有位客人打從遠方前來,幫我捎來半匹絲綺。 知心人相隔天涯萬里,還是這麼貼心。 絲綺上繡著雙雙鴛鴦,我要拿來縫成合歡被。 ( 合歡 ) 被中貯著綿長絲緒, ( 合歡 ) 被緣打上不解的同心結。 我們就像膠與漆的投合無間,又有誰能拆散?   由於先前閱讀古詩 《 飲馬長城窟行 》, 其中有 「 客從遠方來,遺我雙鯉魚。 」 的句子 , 讓我提前吟誦古詩十九首之十八《客從遠方來》 。這首詩的結構相當明顯: a、起─敘事,故人贈綺:客從遠方來,遺我一端綺。 b、承─抒情,睹物思人:相去萬餘里,故人心尚爾。 c、轉─對端綺的想像:文彩雙鴛鴦,裁為合歡被。著以長相思,緣以結不解。詩人因端綺而浮想聯翩,想像以綺製作成注入濃情蜜意的合歡被。 d、合─對未來的想像:以膠投漆中,誰能別離此,想像未來二人不再分離,甚至同被共眠,膠漆相投的纏綿情意。 詩中有多個字一語雙關:例如:長相思,「思」諧音「絲」。又如:緣以結不解,「緣」兼具「修邊」、「姻緣」二義,與「結」又合而為「結緣」。「結」兼有「繩結」及「結合」二義。「不解」兼有結解不開及兩情不分二義。其次有譬喻:「以膠投漆中」,喻兩情和合,又暗指未來丈夫歸來,共被同眠,兩情纏綿。出自以譬喻,則不至過分發露,合乎古詩溫柔婉約的抒情精神 ; 以及象徵:「雙鴛鴦」、「合歡」、「不解結」都有夫妻和合的象徵。整條被子都...