数学天方夜谭:奇幻的经典数学冒险故事
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7 上市场去

我们到市场去。撒米尔与蓝色缠头巾。“4个4”一案。50个第纳尔的难题。撒米尔破解难题,获得一件非常美丽的礼物作为酬谢。

几天后的一日,我们在大人邸内办完当天公事,便结伴到巴格达市集和几处花园散心。那天下午市面特别热闹,因为几小时之前,好几批满载货物的商队刚从大马士革来到。商队抵达向来是当地一大盛事,因为只有趁这个机会才能见到其他国家生产的百货,并与异国商贾会面交谈。因此全城都异常活络,闹哄哄一片生气蓬勃。

比方说,鞋店大街就挤得根本进不去;街面、库房到处都堆满了一袋袋、一箱箱的新到商品。从大马士革来的外邦人士,在市集上随意闲逛,漫不经心地打量着一个个摊位。空气中充斥着熏香、麻叶、香料的浓郁气味。菜商争执不下,几乎动手开打,彼此叫嚣怒骂。

有个摩苏尔来的年轻吉他乐师,坐在一堆麻布袋上,哼唱一首悲哀、低吟的曲儿:


人生有什么好计较,

如果或好或坏,

尽量简简单单过活。

我的歌唱完了。


又见店主站在店门口,大声推销他们的商品,大肆发挥阿拉伯人丰沛的想象力,天花乱坠,吆喝吹嘘:

“看看这件衣裳!王公苏丹级的美衣!”

“来来来!香喷喷的香水,唤回你老婆的爱意!”

“快瞧,大爷啊,这鞋,这美丽的长袖大袍,精灵都推荐给天使穿呢!”

撒米尔看上一顶优雅鲜亮的蓝缠头巾,要价4个第纳尔。卖东西的是个驼子,叙利亚人。这家店铺也很特别,因为店内每件商品的价格都是4个第纳尔——不论是缠头巾、箱盒、短刃、手镯……一律同价。还挂了个牌子,上写:四个四。看到撒米尔想买这条缠头巾,我说:“这么大手笔买条头巾,我觉得太浪费了。我们手上只有一点钱,而且房钱还没付呢。”

“我感兴趣的并不是头巾,”撒米尔回道,“你没注意这家店名叫‘4个4’吗?巧合得不寻常,意义非凡。”

“巧合?为什么巧合?”

“这家店的名字,令我想起微积分里有个很奇妙的法则:利用4个4,可以得出任何数字。”

我还来不及问这是什么神秘法则,撒米尔就已经在地面散布的细沙上写了起来,一面解释给我听:

“你想要数字0吗?再简单也不过。就只要写:

44-44

你看这个算式里面有4个4,得数是0。

那数字1呢?最简单的方式是:

44除以44,商数为1。

你想看2?只要用4个4,写成:

两个分数的和,加起来正是2。3?更简单了。只要写:

请看被除数的和为12,除以4得3。所以数字3也可以由4个4求得。”

“那你怎么求出数字4呢?”我问。

“没有比这个更容易的了,”撒米尔解释道,“可以用好几种不同方式。比方下面这个算式:

你可以看出右半边的值为0,左半边是4。所以整个算式的和是4加0,就是你要的4。”

我看见那个叙利亚商人也在注意聆听撒米尔的说明,“4个4”的各种组合仿佛令他着迷了。

撒米尔继续说:“如果我要得到数字5——没问题。我们只要写:

这个分数的分子是20,下面的分母是4,除得的商是5。我们又用4个4写出了一个5。

接下来再向6出发,这个算式漂亮极了:

同样算式稍改一下,就给了我们一个7:

想得8也很容易:

4+4+4-4

9也很有意思:

现在我要写一个最优美的算式给你看:

等于10,也是用4个4组成。”

此时,一直在旁边毕恭毕敬安静聆听的驼背店主开口插话了:“这一路听下来,我知道您一定是位卓越的数学家。两年前我自己也遇到一道数学难题,如果您能为我解谜,我愿意免费奉送您想买的那条蓝色缠头巾。”

然后他开始陈述:“有一次,我借出去100个第纳尔,其中50个借给麦地那某位老爷,另外50个借给开罗来的一个商人。”

“大人分了四期还我的钱,分别如下:20、15、10、5,也就是

请看,这位朋友,已还的与尚欠的,两栏加起来都分别各为50。

开罗那位商人也分四次还钱,分别如下:

“请留意第一栏总数是50——和前一个情况相同——可是另一栏的和却是51了。显然不对,不可能会这样。可是我不晓得怎么解释,为什么第二种还钱法会出现这种差异。我知道自己并没有被骗,因为借出去的钱全收回来了。可是为什么第一个例子的总和是50,第二个例子的总和却变成51,怎么解释这个不同呢?”

“我的朋友,”撒米尔开口道,“我只需要用几句话就可以解释这个现象。因为债务的余额,其实和整笔债的数字没有任何关系。我们不妨先假定50个第纳尔是分三期偿还——第一期还10,第二期还5,第三期35。因此账单如下,连同余额:

这个例子里的第一栏总和仍是50,可是债务余额栏总和却如你所见,变成75了。其实,还可以是80、99、100、260、800,任何数字都有可能。完全只是出于巧合,才刚好也是50,就像第一位老爷的例子那样。或是像第二位商人那样,变成51。”

店主听懂了撒米尔的解释,两年来的困惑现在终于获得解决。满意的他也信守承诺,把那条售价4个第纳尔的蓝色缠头巾,送给我们这位数数的人。

题解说明

◎4个4

“4个4”题的定义如下:”利用4个4,加上数学符号,写成数学式以表示一特定的整数值。不可使用4之外的任何数字、字母,或内含字母的代数符号,如log、lim等等。”

在多位演算者的耐心努力之下,已经证实的确可依上述定义,写出从0到100的所有整数值。

有时必须用到阶乘符号(! ),或开根号。可是立方根就无法使用,因为是3。

阶乘:一数之阶乘,系指由数字1开始,一直乘到此数本身的所有自然数相乘之积。

因此,4的阶乘表示法为4! ,等于1乘以2乘以3再乘以4,也就是24。

利用四的阶乘,很容易就可以写出如下数学式:


4!+4!+(4/4)


其值为49,因为演算值等于24加24加1。

再看:


4! × 4+(4/4)


值为97。

某些数学家的解法,多少有些勉强。比方其中一个法子就动用到两个平方根,一个除式,再加上一个加式,才表示出数值24。在此我们却另有一个比较简单的解法,只需使用阶乘即可:


4!+4 (4 - 4)


有了24,再求25就很简单了:


25 = 4!+44 - 4


简直是漂亮到不行!这里出现了零这个幂数。我们知道:每个数值的零次方都等于1,因此这个数式的第二个部分值为1。

接下来26也就不难了:


26 = 4!+(4+4)/4