作者 | 雷勇

谜题最早进入我的视野,是在网络上以图片的形式出现的。冠以“全球只有百分之几的人能做出来”、“做出这个题智商就超过了150”等等名称,目的是吸引人关注进而参与讨论。每每有这样的问题出现,参与者热情都很高,可见人们对这类问题的喜爱程度。后来,一个自称探宝大魔头的小伙子,成立了一个名为“探宝之旅”的解谜游戏组织。他事先安排好所有的故事与关卡、谜题、宝物奖励。参与者需要根据获得的线索,通过破解各种类型谜题,一步步的在城市真实环境中寻找到隐藏的宝物。各种原因限制至今未能亲自参加他们的活动,但谜题这个概念留在了脑子里,也有意识关注他们的谜题设置。后来在创作《奇妙的古希腊数学历险记》过程中,大魔头给了我很多有想象力的点子。我也帮他构思过一些有数学元素的谜题。严格地说这种题不能算作数学的范畴,我更觉得它像是有数学元素的脑筋急转弯。绝大多数题目,对数学基础本身的要求极低,因此差不多所有人都可以参与其中,获得思维的乐趣和由此带来的成就感。

下面这两个是我见过的最早的此类题目,估计多数读者朋友也都参与过这两个题目的思考。

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(1)

想没想起当年跟孩子一起探讨的情景,你们没有因为这个题影响亲子关系,也让孩子看到父母不是每个题目都能解答。被迫询问度娘后,才知道应该从车头的方向看这些数字,原来是86、 、88、89、90的一个组合。或者终于自己破解,破解瞬间有种非常愉悦的满足感。

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(2)

小猫和这些哨子是不是也留给您深刻的印象。看完第一眼,以为就是个简单的方程题,真正做完发现答案跟别人的都不一样。甚至有人一度怀疑16这个答案的准确性。下面是我的朋友圈回复,是不是看得出,这个题目解答起来并不是那么容易。

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(3)

其实谜题的设计方案不是从魔术师的帽子里跳出来的,往往也是有迹可循,遵循一定的规律。

建立数字或者符号与文字语言的关联

有一些谜题,在数学元素的包装下,内核是文字语言。比起直白的语言文字,你需要对这些公式或是数字进行破译,破译其中的玄机以后,得到信息给人的印象往往更加深刻,也带来更多的乐趣。

一个男孩表白一个女孩,给了她一个公式。你能看懂男孩表达的意思吗?

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(4)

是不是一头雾水,即使用计算器计算出了结果,也完全没有头绪。但是,在这个式子中间,画一条横线,只看横线下面的部分,感觉是不是一下子就来了。

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(5)

受这样一个问题的启发,我在18年情人节的一天,发了一个题目,跟这个问题有相似的地方。

55210 106330 57315 108440 下个数是几?朋友说这个题答对,智商超越了80%的人,他提示我关注5或10后面那个数,可是我还是没看懂。

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(6)

其实这个问题本身不复杂,就是寻找数字的排布规律,很多人都能给出答案59420。答完后很多人立即意识到,这组数字的不平常,这是“我就是爱你”的谐音。所以我在18年的情人节收到了几十个赤裸裸的表白。这是不是让你想到了一个传说,笛卡尔给公主的表白信里唯一的一个方程r=a(1-sinθ)。

  1. 建立数字与字母的对应

看一个探宝之旅发布的一个题目:

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(7)

也许你盯着它看了半天,毫无头绪。但是你一旦意识到这些图形跟算盘的关系,问题就迎刃而解。提示的图形中用算盘的表达方式,给出了数字4、19、26,用这些数字跟字母c、r、y经行对比就发现,上面的数字减一对应的就是英文字母的排列顺序。按照这个规律下面的字母对应的单词plague也就产生了。

再看一个探宝之旅在线下活动场景里出现的谜题,由于原谜题有其故事背景,我把那些忽略掉,只提炼出谜题这一部分。

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(8)

上图中的十六个格子分别代表了1~12总共12个数字和“+、-、×、÷ ”4个符号,已经知道SWX=28,XIR=18,RJT=3,TFH=4这四个提示信息。

“×÷-(TWRJXWH)”就是最终的提示信息。

这个问题的数学味道还是挺浓的,由于四个基本提示信息里都出现了等号,因此四个提示信息应该都是算式,这样我们就知道连续三个字母中,中间一个字母代表的的是运算法则。

首先探讨SWX=28,由于格子里最大数是12,28这个数字的产生只能是乘法运算,而且这个运算只能是4×7或者7×4,能够确定的是W代表的是“×”号。

再来看XIR=18,由于W表示“×”号,I就不再是“×”号,要想这个式子成立,I就只能是“+”号。X表达的7或4,那就只能是7.(如果是4,即使加上最大的数12也小于18。)这样我们就确定了X=7,S=4,R=11,I为“+”号。

接下来看RJT=3,在已经知道R=11的前提下,要想得到结果3,就只能T=8,J为“-”号。

最后再看TFH=4,因为T=8,所以容易推断F为“÷”,H=2。

这样,TWRJXWH=8×11-7×2 = 74,把这些信息用到提示“×÷-(TWRJXWH)”中,得到的就是WFJ74 (含义为地址王府井大街74号)。

2.异形数字的乐趣

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(9)

你可能对着圈圈,以及横横竖竖寻找了很久的规律,最终没能得到其中的奥妙。但是你只需把图片顺时针旋转90度,只看每个图像的右上方1/4的部分,规律一下子就显现出来。

再看一个我提供的题目,这了题目中加入了一些投影的想法,大幅增加了谜题难度。

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(10)

由于题目难度比较大,因此提供了3和2两个参考信息。我把数字立体化,如下图,从数字的左侧进行观察,才能找到平面化以后的一些根据。再特别关注一下实线和虚线,得到后两位数字是7和5是不是也没那么难。

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(11)

这个题目是受到一个数列的启发,第一次看到这数列实在是留下深刻的印象,2、5、5、4、5、6、 、7、6.这是一个什么鬼数列,是不是完全想不通。

忍不住看了答案,解释实在是把我惊呆了。这些数对应的是1-9这9个数字用数字闹钟显示时候,每个数字短线的数量。论“奇葩”程度,我觉得我这个题目还要普通很多。

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(12)

再给两个类似的题目留给读者朋友,看看你自己是不是可以破解其中的玄机。

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(13)

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(14)

请你在横线位置填写一个合适的文字

3.不好归类的问题

还是我提供给探宝之旅的一个题目。

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(15)

从参与的朋友解答的情况看,题目还是比较容易解答的。规则是,用正方形框着的符号,都要逆时针旋转45度来使用,而用圆圈框着的运算符号直接使用。这样就知道题目的解答是7.我提供的这个谜题其实还有一些向数学家欧德莱致敬的意义。在1631年,英国著名数学家欧德莱认为乘法是加法的一种特殊形式,于是便把前人所发明的“ ”号,转动45角,这样乘号“×”也就面世了。“×”既表示了乘法与加法的关系,又表示了相乘的方法。

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(16)

这个谜题出现的时间很早,茶余饭后为人们增加了不少的乐趣。你见过类似的题目吗?

下面再给读者两个例子,看看你能不能给出答案?

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(17)

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(18)

我一度认为,数学知识在谜题中的介入度很小,甚至只是用到了数字。有一次跟探宝大魔头的讨论,改变了我这个看法。他认为谜题的起源就是数学,数学给人计算方式同时,也最早带给人们一种朴素娱乐方式。从朴素的数学题目开始,在演变中融合了文化和其他要素的形态,才有了现在的谜题。要是一定要探讨数学和谜题的次序,应该是先有数学,进而才有谜题。所有谜题都存在着数学逻辑,这种逻辑可能是一种次序,也可能是一种对应关系,还可能体现在图形的转化上。正是数学的逻辑给了谜题一种支撑,才会让参与者认可答案的合理性。

谜题是为了挑战人们的想象力而设计的,为大众消遣娱乐添加了一种新的方式。数学元素的介入,给了谜题增加更多的想象空间,延伸了谜题的创作广度,甚至丰富了题目的内涵。都说数学在人们生活中总是无孔不入,这也算是一个例证。数学元素总是在不经意间给人们带来乐趣和某种形式的感动。

作者简介:雷勇,就职于平行线中小竞赛部,中国数学奥林匹克高级教练,北方六省数学奥林匹克邀请赛主试委员会委员 ,主编参编竞赛类图书13部 曾任《数学金刊》特约编委。所著数学思维引导读物《亚历山大城数学历险记》获温州市教研院中小学“爱阅读”活动好书推荐。《奇妙的古希腊数学历险记》入选2018年向全国青少年推荐百种优秀出版物,入选2018年年度“好书榜TOP80”优秀作品。

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(19)

奇怪的符号数学题(迷题中的数学元素)(20)

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