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张中原只是随口问着一些数学问题,让同学们自己回答,回答不了的,他就顺便回答了。
这其中,当然不可能有各位同学的思维碰撞了。
“今天是你们进入燕大数学系以来的第一次小班课,我也不想讲一些太过深奥的东西,我们就简单的聊聊数学,聊聊代数。”
张中原的开场白便给这节小班课定下了基调。
说完之后,张中原扫了一眼讲台下的学生,当看到陈舟的时候,他微微有些意外,但也大致猜到了陈舟的想法。
陈舟注意到张中原看过来的目光,冲他微微一笑。
张中原一愣,旋即想到,看来今天得搞点有难度的东西……
张中原轻咳一声,继续说道:“代数其实就是算术更高级的演变,当算术中积累了大量的,关于各自数量问题的解法后。为了寻求更系统和更普遍的方法,用以解决各种数量关系的问题,就产生了以解代数方程的原理为中心问题的初等代数。”
停顿了一下,张中原问道:“那你们知道谁才是真正创立代数学的人吗?”
有人回道:“古希腊数学家丢番图。”
陈舟心中暗道:“不对。”
果然,就见张中原微微摇头。
这时,陈舟听到了赵琦琦的声音,他说道:“是我国古代数学家张苍和耿寿昌,他们所撰写的《九章算术》里就有方程问题。”
陈舟微微一愣,没想到这小子知道的还不少,只是可惜……
张中原笑着说道:“赵琦琦同学的想法是好的,但很可惜这不是溯源,而是问谁创立的。”
赵琦琦憨憨一笑,随即没了声音。
张中原等了一会,见没人回答,正欲说出正确答案,却被人抢先了。
“是古阿拉伯数学家穆萨。”
张中原闻言,有些意外的看向说出这话的陈舟。
他没想到这么生冷的数学史,陈舟也知道。
其实,陈舟也只是偶然看到的。
这两天,他为了系统的建立起选题的思路,把数学的不少分支都追根溯源了一番。
而且,本来他也是不打算回答的,可这帮小班同学不给力呀,没一个说出来的,那岂不是要让张教授装逼了?
陈舟自然觉得不妥,还是得为他们数学系争一下的。
所以,他才出声回答了。
见陈舟看向自己,张中原轻轻点头:“没错,确实是古阿拉伯数学家穆萨创立了代数学。”
听到张中原的话,数学系的这些同学,再次带着莫名的眼神看着陈舟,难道学数学,要先学好数学史?
张中原则没管这些同学的想法,他轻咳一声,把同学们的目光再次聚在自己身上,再次说道:“其实代数的研究对象不仅是数字,更多的,更难的还是各自抽象化的结构。我们并不会关系数本身是什么,我们只关心各种关系及其性质。”
说到这,张中原话锋一转:“嗯,给你们留个任务吧,下节小班课,我们要讨论的内容。回去仔细解读一番伽罗瓦理论。”
卧槽!这个张教授,什么叫解读一番伽罗瓦理论?
要知道这玩意可不是那么好解读的,这里面的时间线可是跨度两三个世纪的。
伽罗瓦理论的建立,不仅完成了由拉格朗日、鲁菲尼、阿贝尔等人开始的研究,而且为开辟抽象代数学的道路起到了至关重要的作用。
想到这,陈舟神色古怪的看着张中原,他觉得张中原是不是有些为难这些人了?
张中原同样看向陈舟,微微一笑,旋即起身在白板上写下了一行字。
陈舟看到这行字的瞬间,微微一怔。
这什么套路?这节课到底几个意思?
虽说这问题算是抽象代数的范畴,但是你想干嘛?
就在陈舟不解的时候,张中原转过身来,指着白板上的内容,缓缓开口说道:“接下来,我们来玩一个数学游戏吧。你们可以尽情的带一个你们喜欢的数字,通过我写的运算规则,进行计算,看看最后的结果。”
张中原话音未落,就听到有个人问道:“教授,这是冰雹猜想吧?”
张中原挑了挑眉,随即回道:“没错,这的确是冰雹猜想。但我们今天不说猜想,只做游戏。”
那人不说话了,默默的低下头,拿着笔随意的代入数字,进行计算。
陈舟看了一眼白板。
这玩意,如果往前推一个星期,他还不太熟悉。
但是现在,他太熟悉不过了。
生活离不开猜想。
解决数学问题需要猜想。
科学研究建立在猜想之上。
猜想,绕不过的弯。
好的猜想犹如引路石,引导科学的发展。
从猜想走向发现,其过程也会有宝藏。
1976年的一天,《华盛顿邮报》于头版头条报道了一条数学新闻。
文中讲述了一个数学故事。
70年代中期,米国各所名牌大学校园内,人们都想发疯一样,夜以继日,废寝忘食的玩弄着一种数字游戏。
游戏本身很简单。
任意写出一个正整数N,并且按照一定的规律进行变换。
这个规律是,如果N是奇数,则下一步变成3N+1。
如果N是偶数,则下一步变成N/2。
不单单是学生,甚至连讲师,研究员,教授与一些平常不露面的老学究们,都加入了进来。
他们乐此不疲的玩着这个数字游戏。
为什么这个游戏有如此大的魅力呢?
因为,在经过无数次试验之后,他们发现。
无论N是怎样的一个数字,最终都无法逃脱回到谷底,成为数字1。
准确的说,是无法逃出数字本身的魔力,这个数字最终会落入底部的4-2-1的循环。
永远如此。
这就是著名的“冰雹猜想”。
陈舟收回思绪,代入了一个特殊值“27”。
虽然27是一个再平常不过的自然数,但是在“冰雹猜想”的历史上,这是一个具有特殊意义的数字。
第一百七十四章 举个例子
“27”这个数在代入“冰雹猜想”的计算方法后,它的上浮下沉是非常剧烈的。
陈舟整整写了密密麻麻的一张草稿纸。
因为“27”一直到9232,才到达顶峰。
而这其中经过了77步的计算。
随后,当“27”回归到谷底值1时。
又经过了34步的计算。
在冰雹猜想中,这种计算步骤被称为雹程。
而27的全部的雹程需要整整111步!
更重要的是,9232已经是27的342倍还要多。
如果以瀑布般的直线下落,也就是2的N次方来比较的话。
那具有同样雹程的数字,也就是2的111次方。
这是一个何其庞大的数字!
经过这样的对比,便能看出来27这个数,具有怎样的剧烈波动。
陈舟之所以选择这个数,也是因为他对冰雹猜想的了解。
在张中原这节小班课之前,陈舟在寻找课题方向时,就对冰雹猜想有过一些想法。
27这个数的特殊性,还在于它只能由54变来。
而54,则又必然是从108跌落而来。
陈舟停下手中的笔,轻轻点了点草稿纸。
然后拿出一张新的草稿纸,开始写下【4k、3m+1(k,m为自然数)】。
这是经过游戏的验证规律得来的玩意。
倒不是陈舟得出的,而是他看到的内容。
在冰雹猜想中,仅仅在兼具4k和3m+1处的数字,才能产生“冰雹树”的分叉。
所谓分叉,就是和2的N次方的交集。
但是不包括4这个数字。
所以,在“冰雹树”中,数字16处是第一处分叉,然后是数字64。
以后每隔一段数字,产生就会产生一支新的支流。
也因此,27之上,肯定可以出现一个强大的支流。
在陈舟随手写着他所看到的冰雹猜想的内容时,张中原不知何时站在了他的身旁。
看着陈舟写下的内容,张中原不禁挑了挑眉毛,有点意思。
随后,张中原离开陈舟身边,又随意晃荡了一圈,便回了讲台上。
抬手在白板上,写下了和陈舟一样的数字“27”。
“啪啪!”张中原拍了拍手,把一些还在玩着这个数学游戏的同学喊回神。
然后,他说道:“同学们,我大致溜达了一圈,发现你们代入什么数字的都有。但是我们做数学游戏,也需要发现规律,不是吗?”
讲台下,有些学生不禁暗暗想到,不是你说的今天不说猜想,只做游戏吗?
似乎猜到了这些学生的想法,张中原便又说道:“从游戏中发现规律,不才是游戏本身的乐趣吗?”
看了一眼讲台下的学生,张中原特意在陈舟身上多停留了两秒。
陈舟饶有兴趣的和张中原对视了一眼。
收回目光,张中原侧着身子,抬手指了指白板上的27这个数字:“这是这个游戏中,1到100范围内,最具有魅力的数字。有些同学也选中了它,相信你们已经体会到它的魅力了。”
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听到张中原的话,不少没选择这个数字的同学,拿起笔边算边听张中原讲课。
张中原把27这个数说完后,又随手写下了几个字,然后问道:“你们有谁知道这种方法的用途吗?”
陈舟看了一眼白板上的“数列验证法”这几个字。
这是根据冰雹猜想的验证规则而建立的一种验证方法,目的就是以无限的数列来对付无限的自然数。
这个其实光看字面意思也可以理解。
但是令陈舟没想到的是,居然没有人主动回答这个问题。
陈舟左右看了看,周围的同学居然都在拿笔,不知道在写着什么。
难道都还沉浸在27的奇妙旅程中?
张中原也挺意外的,他最终再次看向陈舟,眼神中带着一丝奇怪的神色。
陈舟自然也注意到了这眼神。
于是,在张中原将要自己解答问题时,陈舟主动站了起来,替他说了出来:“教授,这是根据数列的公差不同,通过数列的方式去验证冰雹猜想的方法。”
“如果首项是偶数,公差也是偶数,那么数列上的所有自然数都是偶数,全体数列除以2。如果首项是奇数,公差还是偶数,那么数列上的所有自然数都是奇数,按照规则,就需要全体乘上3再加1。”
“同理,如果首项是奇数,公差也是奇数,那么第奇数项必定都是奇数则乘上3再加1,第偶数项必定都是偶数,则除以2。如果首项是奇数,公差是偶数,那么第奇数项必定都是偶数,则除于2,第偶数项必定都是奇数,则乘上3再加1。”
“这就是数列验证法。”
陈舟话音落下,就听到周围有人小声说道:“理是这么个理,可这其中的计算量,以及新出现的问题,就更多了。”
听到这位同学的话,陈舟也没急着坐下,于是继续说道:“但是数列验证法,有不少缺陷。因为,按照这样的计算规则计算下去,会遇到许多新的问题。”
停顿了一下,陈舟微微一笑:“举个例子,比如偶数的通项式,我们通常表述为2n,n为自然数。因为都是偶数,所以2n需要除以2,也就会得到n。这就又回到了自然数,也就又回到了问题本身。”
陈舟说完,便没有再继续深入的说下去了。
到这里,其实已经在验证冰雹猜想的路上了。
而随着陈舟的讲述,不少同学手中的笔反而运转的更快了,似乎在顺着这个思路,往下计算着。
不多时,他们便停笔了。
因为,n就是n,算下去还是n……
和其他人一样,这些人放下笔后,也扭头看向了陈舟。
“这不等于是个没用的方法吗?”
“不知道,反正算来算去,又回到了最初的原点。”
“哎,你们发现了没有?”
“发现什么?”
“数学系第一人就是第一人,一眼就看穿了本质!”
“确实牛逼!”
“其实,你们没发现吗?”
“又发现什么?”
“这问题是张教授讲出来,准备扩展的,结果被陈舟讲完了,接下来,不知道张教授要怎么讲了……”
这些人的声音并不大,甚至是刻意压低的。
但是这毕竟是小班课,不像大教室。
他们的话,还是让陈舟和张中原听到了。
第一百七十五章 表演结束
张中原神色有些微妙,摆了摆手,示意陈舟坐下。
这下子,又抢自己的话……
陈舟坐下后,饶有兴趣的看着张中原。
他倒不觉得,真如其他人所说,张中原就没话说了。
果不其然。
张中原轻咳了一声,便说道:“陈舟同学已经给我们详细解释了数列验证法的意义,顺便还举例说明了,其中的缺陷。”
“但是,有缺陷,不代表它就没有研究的意义了。”
张中原的�