乘法式整理
截至目前为止,我们已经接触过各式各样整理东西的“分类”法,但数学教会我们的整理,绝对不是只有分类而已。除了把散乱的东西排列整齐的“整理”,数学也教会了我们许多别的东西。不过接下来的重点还是在于如何通过整理增加手边的信息,秘诀就藏在“和”与“积”的信息量差异中。
何谓“和与积的信息量差异”?
假设现在有A和B两个整数。我们来比较一下以下两个式子吧。
A+B=7……①
A×B=7……②
首先,从上面的式子中,我们可以观察出什么呢?式子①的A和B加起来是7,由此可知A和B的组合有无数组答案,可能是1和6、2和5、3和4 、10和-3……
相对地,式子②又如何呢?由于A和B相乘等于7,因此可能的组合只有4种,即:
1和7、-1和-7、7和1、-7和-1
和的组合明显多于积的组合,但我们能因此断定前者所提供的信息较多吗?答案是否定的。因为我所谓的“信息”,指的是那些得到以后对我们有用的信息,那种只会造成混淆的无用信息反而越少越好(先前的葡萄酒例子也是,对我们有用的信息指的是跟味道有关的信息)。由于此题的目的是求得A和B的值,因此答案的组合越少,对我们越有利。换言之,我们可以说积提供的信息量比和多。
因此,研究数学的人在看到数学式时,总是惯性地想先把和变成积。
其实各位在初、高中时期进行的“魔鬼式练习”因式分解,就是一种典型的和变积形式。
举例来说,当我们碰到“x2+5x+6=0”这个一元二次方程时,会把它因式分解成:
x2+5x+6=(x+2)(x+3)
没错吧?(这里的因式分解只会用到这个程度而已,所以即使不会上面的式子变换也没关系。)接下来:
x2+5x+6=0
⇔(x+2)(x+3)=0
当两数相乘等于零时,其中一数必定为零,所以:
(x+2)(x+3)=0
⇔x+2=0或x+3=0
⇔x=-2或x=-3
如此一来,答案就出来了!
学生时期的数学课会一而再、再而三地出现因式分解,目的并不是为了折磨各位,而是因为因式分解可以通过式子的变换提供更多有用的信息。
怎么样?经过以上的说明,你应该明白为什么乘法(积)所提供的信息量比加法(和)多了吧?
话说回来,当你看到4×3这个算式时,会联想到什么呢?
是不是有很多人会联想到这种排列成3行4列,相当方便计算的方格呢?或许也有很多人联想到的是本质上跟这个(从计算1cm2正方形数量的角度来看)大同小异,看起来类似下面这种长方形的面积吧?
无论如何,在进行乘法运算的时候,使用的数字似乎都具有不同的特性,例如行和列、纵和横,或是速度和时间等。这是我们在理解数学当中的“次方”或“次元”时应有的正确印象。一般而言,乘法运算就是一种使用不同性质的东西所进行的计算,计算的结果将会让我们得到全新性质的东西,有可能是面积,也有可能是移动的距离。与此同时,加法原则上就是相同性质的计算,例如个数与个数、长度与长度等,因此最后也只会得到相同性质的答案。我们通常不太可能从加法的结果看见另一个全新的世界。