做學問功夫最大的敵人,莫過於跳不出固有的思想框框。對於唸
了數學十來年,又教了數學十來年的人來說,一切彷如教條法規,
不容置疑。學數學必先學四則運算,計乘數先唸九九歌訣 ......... 試
問有誰關心一疊疊理所當然的方法背後,可會另有洞天?
從教學的角度看,任何「想當然」的惰性皆不應縱容。今天我們
這般計乘數,這般算分數,大家都習慣了,很自然的,也很順利的,
沒甚麼值得問吧!可是,遠在超過三千六百年前的埃及,人們就不
是這麼計、這麼算!誰說他們古老、落後,能建造金字塔的古文明,
我們可憑甚麼質疑他們的計算能力呢?
對古埃及人來說,要懂得兩正整數相乘,只需懂得加數和如何倍
大即可。換句話說,他們的乘數表只有兩列:一乘和二乘。
一一如一 一二如二 ....... 一九如九
二一如二 二二如四 ....... 二九得十八
他們的做法如下:
假如求 12 × 13 。
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先寫下
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1
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12
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再分別倍大得
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2
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24
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重複倍大得
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4
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48
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至左欄再倍大即超越13為止
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8
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96
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找出左欄哪些數之和為13
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1、 4、 8
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求對應1、 4、 8 的右欄各數之和
即所求積
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12 + 48 + 96 =
156
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即 12 × 13 = 156。
不妨著學生自己動手檢視這個「匪夷所思」的方法的正確性,既可
令學生享受「尋幽探秘」之樂,亦可同時操練運算本領,一舉兩得。
熟習了這個方法之後,必有學生提出
為甚麼這個方法行得通?
雖然古埃及人跟我們一樣用十進記數法,但是除了上述的乘法是這
麼的「離經叛道」外,就是分數的處理也叫人莫名其妙。他們習慣
把一般在0 與 1 之間的分數寫成若干個相異單位分數 (Unit
fraction) 之和。所謂單位分數,是指分母是正整數,而分子是1的
分數。 明白了古埃及人喜歡把一般的乘數化成倍大與求和的玩意,
不難想像蘭德紙草書(Rhind Mathematical Papyrus)中甚至載有由 1/5
至 1/101 的所有奇分母單位分數的倍大後的單位分數和式。
是否所有 0 與 1 之間的分數皆可表成相異單位分數之
和?如
是,有否系統方法做到?
以下是一些示例:
最好讓學生分組工作,找多些這樣的算式。做多了,他們自會對問
題二產生自己的想法。
接下來,可讓學生探討一連串的相關問題:
單位分數本身可否表成不少於兩個相異單位分數之
和?
表成相異單位分數之和的式子是否唯一?如否,會有多
少個這樣的式子?
是否所有可表成相異單位分數之和的分數皆可表成不
超過兩個相異單位分數之和?如否,在甚麼情況下可以?
表成不超過兩個相異單位分數之和的式子是否唯一?
雖然本文提出的六個問題皆可與小學生一同探討,可是,要找到嚴
謹的解說,卻未必所有中六學生皆能辦到。因此,這些問題對資優
學生同樣具挑戰性。
研習古埃及人的這些「另類」數學行徑,除了可提供豐富的數學
探索經驗外,最重要還是它開了我們的眼界,展示了數學衍生的非
單一性,棒喝了那些「想當然」的學習文化。當然,我們也不應忽
視這些「另類」數學行徑沒落的原因。
參考資料
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Kline, M. (1972). Mathematical thoughts from ancient to modern times.
New York: Oxford University Press. (中譯本《數學史-數學思
想的發展》由林炎全、洪萬生、楊康景松譯,全三冊,台北九
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