不知道一年后的天气,却能知道一年后的月龄
我再举个例子。大家听说过“月龄历”吗?
月龄历上记下了月亮一整年的圆缺情况,市面上有许多种类。另外,在某些网站也能查到指定日期的月龄,不论是多少年以前的,都能查到,你知道这是为什么吗?顺便说一句,这世上可不存在“天气日历”哦。
y年m月d日的月龄a可以用以下公式求出。
a=[{(y-11)÷19的余}×11+p(m)+d]÷30的余
p(m)是每月都会变化的补充项,所以应根据所求月份,代入下列表格中的值。
例如,我们要求出2020年1月1日的月龄。
将y=2020、p(m)=0(根据上表)、d=1代入上面的公式。
a=[{(2020-11)÷19的余}×11+0+1]÷30的余
={(2009÷19的余)×11+1}÷30的余
=(14×11+1)÷30的余
=155÷30的余
=5
因此,月龄为5日。
该公式是简略版的,所以最多会出现2天的误差。在一些能进行详细计算的网站上查询,2020年元旦的月龄是5.4日,所以差不了多少。
月龄可用代数式表示,因此我们能轻松地算出指定日期的月龄。但是,目前我们完全不能通过将日期代入某算式,得知该日期的天气状况。也就是说,月龄被一般化了,但天气并未一般化,即便是天气预报,也经常报不准。
我们来做几个练习,试着借助一般化的概念,解决一些简单的问题吧。题目的内容冗长,我们的目标是用代数式来表示它!
问题
已知某个自然数能被9整除,同时各位数字之和也能被9整除。
假设该自然数是个3位数,证明上述假设成立。
[涉谷教育学院幕张高中]
【答案】
问题中出现的是“3位数的自然数”,首先,我们要考虑用字母来表示。这是十进制的计算题,在序章中,我们已经了解了部分和十进制相关的知识,比如,当我们看到789这个数时,会根据所学知识认为,789是由7个100、8个10、9个1组成。也就是说,我们会下意识地认为789是这么构成的:
789=100×7+10×8+1×9
假设百位数为a、十位数为b、个位数为c的数,我们可以用以下代数式表示一个3位数。
接下来用字母表示“能被9整除”的数也就简单了。能被9整除,就相当于是9的倍数。9的倍数是“9×整数”,所以设m为整数,那么能被9整除的数,就能用9m表示了。综上所述,“某个3位数的自然数能被9整除”这句话,可以“翻译”成下列算式。
100a+10b+c=9m(m为整数)⋯⋯①
将文字应用题改成算式(先随便取个名字,就叫“数译”吧)的方法,第3章中会详细解说。
“各位数字之和也能被9整除”,这句话可以转换成下面的代数式。
a+b+c=9×整数 ⋯⋯②
现在我们要对①式进行变形,去掉c。
消去c的原因,将在下一章讲述。
根据①得出,
100a+10b+c=9m
⇔c=9m-100a-10b ⋯⋯③
将③代入②。
a+b+c=a+b+9m-100a-10b
=(1-100)a+(1-10)b+9m
=-99a-9b+9m
=9×(-11a-b+m)
因为a、b、m为整数,所以“-11a-b+m”也是整数。
没错,上面的式子已经变形成下面的等式(②的形式)了。
a+b+c=9×整数
也就是说,我们已经得出了a+b+c(各位数的和)是9的倍数(能被9整除数),这个结论。
上述内容证明了“3位数的自然数能被9整除的同时,各位数的和也能被9整除”。
不熟悉式子变形的人,请认真阅读接下来的“式子的计算(初中2年级)”。这里最重要的不是式子变形,而是用字母表示“3位数的自然数”或“能被9整除的数”,这就是一般化的过程。3位数的自然数是100~999,一共有900个,能被9整除的数不计其数,但只要用1个式子来表示,就能完全列举。
使用字母实现一般化,会将具体的描述转化成抽象的代号。但是,使用字母能表示无穷尽的数,还能抓住事物的本质,你难道不觉得很神奇吗?毫不夸张地说,通过符号代数,数学实现了向抽象世界的飞跃!