常兴隆:数学思维中的数维

所谓简单结论——

观察下面的等式

离散数学逻辑思维导图(数学思维中的数维)(1)

离散数学逻辑思维导图(数学思维中的数维)(2)

这些等式告诉我们一个结论:

从1开始若干个连续自然数的立方和,等于这些自然数的和的平方。

只能这样吗?

让我们思考一个问题:

只有对于从1开始的连续自然数才有这个结论吗?

换一句话说, 我们还能找到其他的一些数,它们也满足立方和等于和的平方吗?

这样的数肯定可以找到,我们知道连续自然数1、2、3、4是满足这一规律的:

离散数学逻辑思维导图(数学思维中的数维)(3)

我们将其中的3改成2,发现1、2、2、4也满足这一规律:

离散数学逻辑思维导图(数学思维中的数维)(4)

事实上,找到一两组这样的数,意义不大。关键是,能有什么规律性的发现。

诡异推广——

让我们注意数6,我们把它的因数按从小到大的顺序写出来:

1、2、3、6

我们再找出1、2、3、6的因数个数(即依次找出6的因数的因数个数):

离散数学逻辑思维导图(数学思维中的数维)(5)

这个地方有点绕,先按从小到大的顺序写出6的因数,再写出每个因数的因数个数。

离散数学逻辑思维导图(数学思维中的数维)(6)

离散数学逻辑思维导图(数学思维中的数维)(7)

1有1个因数,

2有2个因数,

3有2个因数,

6有4个因数。

请注意这些因数的个数:1、2、2、4

这就是上面提到的符合立方和等于和的平方的一组数。

离散数学逻辑思维导图(数学思维中的数维)(8)

不只是6——

让我们再看一个数:12

写出它的因数,1、2、3、4、6、12

写出这些数的因数个数:1、2、2、3、4、6

就它们了:1、2、2、3、4、6

你会发现,它们的立方和等于它们和的平方。

似乎每一个数都对应着一组符合立方和等于和的平方这一规律的数。

连续自然数与谁对应?

我们来看看8:

写出它的因数:1、2、4、8

写出这些数的因数个数1、2、3、4

这样,我们发现,连续4个自然数对应8.

不只是8,如果你考虑27,也对应着1、2、3、4

事实上,27的因数:1、3、9、27

这些数的因数也分别是1、2、3、4。

8和27有什么共同点?

8是质数2的立方,27是质数3的立方。

一个质数的立方,对应着1、2、3、4

容易想到,一个质数的(n-1)次方,对应着1、2、3、…、n

为什么是这样?

离散数学逻辑思维导图(数学思维中的数维)(9)

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