讓靈光一閃成為日常--喚醒你與生俱來的數學力(上)


大家好,歡迎來到思遠的閱讀花園。

從這篇文章開始,我將以一至二篇短文的篇幅,帶您掌握一本書的精華。

今天要介紹的,是獲選為全日本最強數理補習班「永野數學塾」的創辦人—永野裕之的著作--「喚醒你與生俱來的數學力」(中譯)。



為甚麼要學數學?

這想必是大多數學生在無數挫折後,所發出的共同吶喊吧!

在本書中,作者給出了這樣的回應:


學習數學是一種培養邏輯思考能力的方式


或許我們在出校門後便不會用到一元二次方程式,去便利商店買東西也不用解函數。但在工作甚至在日常生活中,想必絕大多數人都遇過必須理解他人想法、說服他人以及將問題抽絲剝繭並解決的時候。

換句話說,邏輯能力是日常生活中不可或缺的一環,而這,便是數學教育的意義。數學教育能讓沒有多少歷練的學生,透過習題習得推演並解決問題的能力。而這種數學力,也可以擴及生活的各個領域,變成帶得走的寶藏。


就算是如此,現在從頭學數學也太晚了吧?


或許很多人都會有這樣的疑問,不確定自己能不能重新開始,擔心最後仍然不能學以致用。畢竟以前的回憶實在是太不愉快了呀(淚

也因為如此,才促使了這本書的誕生。無須再學習新的方法,只要透過七個面向的總結,將以往無意識的「靈光一閃」轉為有意識的思考就行了哦!


真的有那麼好康的事情嗎?請繼續看下去吧!



語文能力才是數學能力的基礎


在本書的開頭,作者便大膽的拋出看似顛覆性的觀念。從一數到十,是每個孩子牙牙學語的必經之路。

事實上,最早的數字本身,便是語言中表達數目的方式,歷經了幾千年的變革,才逐漸變成大多數人看不懂的樣子。

也就是說,數學本身即是表達的媒介,是一種語言。

只要是語言,便有一定的內部邏輯,也就是所謂的”文法”。人們透過文法組織語言,只要透過正確的閱讀理解,便一定可以明白當初寫下這些句子的人想表達的意思。

比如現在正在進行閱讀的你,也比如以下這句:


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中文為母語的人,即使不能準確地說出這句話的文法,然而因為基本邏輯都深埋在長年累積下來的語感中,仍可以在一瞬間便明白我所要表達的意思。

如何?像這種瞬間的判斷,不過是每天都能輕鬆完成的小事而已。

這是語言背後的基礎邏輯。

邏輯的美,便是無論任何人,只要透過相同的理解方式,都能夠得到相同的解答。

邏輯是表達的基礎、是語言的基礎、更是數學的基礎。

這本書便是這樣的一本,用少量的數學教學和大量的非數學例證,來總結數學背後基礎邏輯的書,讓讀者在短期間掌握關鍵的「數學力」。



甚麼是數學力?


談到數學力,您會想到甚麼呢?


是能夠快速且正確計算的能力?

還是能快速解答數學應用題的能力?

亦或者能夠快速解答數學謎題的能力?


在作者的觀點中,這些都和數學力沒有關係。

以上三條所認為的「數學能力」,其實是「算術力」,亦即能夠迅速且正確解答已知問題的能力。而真正的數學力,則是能逐步解答未知問題的能力。

是否能產出結果在所不論,具備數學力的人擁有的,是一種「邏輯性的勇氣」即使站在看不見終點的入口,也有勇氣朝著自己認為正確的方向前進。

就好比一台無法利用直覺操作的機器,具有數學力的人能夠靠著說明書一步步推理出操作的方式。但不擅長數學的人往往下意識的放棄,去尋找憑著直覺就能操作的產品。


也就是說,數學力需要的並非藉由「直覺」比別人早一步找出解答的能力(如果是這樣的話,除了少數天才之外,所有人都不必學數學了),而是無論遇到多麼困難的問題,都能夠一步步以邏輯性方式邁向正確解答的能力。


既然數學力可以學習,那要如何學習這種數學力呢?

作者在本書中統整了數學力的七面向,讓讀者未來在碰到任何問題時,都能比以往更容易也更確實的理出解決問題的頭緒。




數理性思維的七面向—讓靈光一閃成為必然




一、整理


為何整理會是第一個面向呢?

這裡的整理並非單純分門別類的整理


數學式的整理,其目的在獲得新資訊,亦即透過分類,推理出隱藏性質。


作者在此舉了一個分類葡萄酒的例子:

如果您是一個葡萄酒專家,家裡有超過三百支您中意的葡萄酒,請問以下A~C的整理方法,哪一個最符合「數學式的整理呢」?


A:按照釀酒年份(生產年份)排列

B:按照產地別排列

C:按照葡萄酒品種別排列

(提示:請從可以增加葡萄酒資訊、亦即葡萄酒味道的角度來思考)



如果按照A的方式排列,大概是最體面的排列方式。

但這僅能掌握不同年份的葡萄酒庫存狀況而已。


相對的,B方法就是典型的數學式概念。

這裡運用到一個葡萄酒的小知識,就是產地、氣候條件、品種乃至於釀造方法、木桶種類都能決定葡萄酒的風味差異。單就三個選項而言,葡萄酒的產地顯然是影響風味的最大因素。

也就是說,單單了解各個葡萄酒的產地,便可以大致掌握這支酒的風味,從而達到數學式整理的「增加資訊」目的。


答對了嗎?答案就是”B”按照產地別排列。


既然影響葡萄酒風味的因素眾多,那為何答案不是C呢?

若知道品種的話,大致也可以推測出該支酒的風味如何。

但數學式整理除了增加資訊外,還有一個要點就是”不遺漏、不重複”,也就是商管書中很紅的MECE法則。

各個項目要相互獨立且完全窮盡。同一支葡萄酒裡往往有複數的品種,若是按照C方法分類,同一支酒可能被分類在不同的類別底下,或者因為品種太過稀有而出現無法分類的情況。

總而言之,若是以增加資訊的角度思考,以產地為依據分類是最符合數學式整理的要求了。


在數學的領域中,有用過這種分類方法嗎?國中數學中”圖形的特性”就是哦~

只要知道該圖形是三角形,便可推知其必定有的性質。反之,知道圖形的性質後,也可反推它是甚麼樣的圖形,從而做更進一步的解題。


在科學史上,”元素週期表”的分類方式,也成功的讓科學家掌握元素的周期性,並成功預測了尚未出現的元素。

(取材自部落格圖片)



另外,”乘法式的整理”—將兩個性質相異的概念湊在一起,也是一種增加資訊的方式。

比如將χ軸與y軸組合,便有了「面」這項新資訊。

在表格思考術中常見的矩陣思考,便是採用了這樣的整理方式,而得出更寬廣的視野。


以上,便是在資訊不足時所採用的整理方式。



然而,現代的困擾往往是資訊過剩無從選擇。

我們又該如何運用數學式的整理來解決問題呢?

建立高效率檢查表:在資訊過剩時,只檢視最低程度的必要資訊即可。

還記得在國中的數學教育中,我們如何檢驗兩個三角形是否全等呢?

理所當然的,三角形是由三個邊和三個角組成,所以一個三角形有六組資訊。

若是兩個三角形完全全等,說明兩者的六組資訊完全相同。可是,我們要如此費力地去檢驗六組資訊嗎?答案是否定的。


在久遠的過去,前人已經給出檢驗三角形是否全等的三個條件:三邊相等、兩邊夾角相等、兩角夾邊相等。

不用檢視全部,只要檢視最低限度的相等條件即可,這便是高效率檢查表的最經典示範。

舉凡日常生活中的搬家確認清單、出國確認清單,乃至於生產管理領域中的ECRS檢查表(改善四原則)、統計學中的平均值與標準差等,都是高效率檢查表的實際應用哦~



二、順序概念


作為一個有邏輯的人,要遵循的是怎樣的順序呢?

依照其目的可分為兩個面向:


其一為選擇時由大到小
其二為證明時由小到大


先來談談選擇東西的正確順序:


利用大範圍條件進行篩選→確認是否符合小範圍條件


比如今天要和朋友出門,去陽明山花季郊遊。

此刻您打開衣櫃,會如何挑選衣服呢?

想必絕大多數人會先選擇台灣春天氣溫下可以穿著的衣服吧!

在這樣的大範圍中(春季服飾),再依照郊遊需求乃至於自己今天的心情(小範圍)挑選出適合的衣服。在不知不覺中,就完成了一次有邏輯性的挑選步驟。


在數學中,大範圍=寬鬆的條件=必要條件。小範圍=嚴格的條件=充分條件。

所以用較為嚴肅點的說法,便是「利用必要條件進行篩選→確認是否符合充分條件」。


如何?是否看起來沒有那麼頭痛了呢?


接下來,是第二個面向。

當我們試圖證實(就是證明)某件事的正確性時,順序就前後相反了。

何謂證明?


證明就是「從假設到結論,將這段過程用符合邏輯且淺顯易懂的方式表現出來」。


另外,證明的對象僅限於人們能夠客觀判斷對錯的事物,我們可以把這些事物稱作「命題」。

舉例來說:「這位歌手的歌很好聽」看起來沒有甚麼不對的地方,但因為好不好聽是很主觀的看法,無法客觀判斷,因此不能算是命題。

相對的,若是說「台灣人口超過一千五百萬」,雖說實際數字多上不少,但因為人口可以由客觀資料來檢驗其對錯,所以這句話是命題。

總之,所謂的證明,就是用邏輯性的方式證實「如果甲,則乙」的命題為真。


那甚麼才是邏輯性的方式呢?

就是前述所提到的「證明的話要由小至大」。

因為大範圍的東西中可能包含若干個小範圍的東西,若是單獨證明了大範圍為真,並不表示小範圍就一定為真。


舉例來說:

「若有一個人住在台灣(大),那他一定來自台北(小)」

這個命題是否為真呢?

「怎麼可能嘛!台灣還有高雄、台南、新竹……等十幾個縣市呢!」

相信對台灣有粗略認識的人,便可瞬間察覺怪異的地方。


那如果命題變成這樣呢?

「若有一個人住在台北(小),那他一定住在台灣(大)」

發現了嗎?

在邏輯中,小範圍→大範圍必定為真,而大範圍→小範圍總是為假。


若是擁有了這種判斷力,便可解決以下這道題目,更能輕易的在日常生活中發現類似的命題。

「只要誠心許願,夢想就一定會實現」

如何?發現其中的不合邏輯之處了嗎?

很明顯的,「誠心許願」是大範圍,「夢想實現」則是小範圍,所以這個命題為假。

只要像這樣,先確認是否為命題,再梳理命題中的邏輯線,最後以資料或常識判斷範圍大小的話,便可明瞭此句命題是否為真,也減少了相信謠言的機會囉~



是否有種豁然開朗的感覺呢?原來基礎的數學力並不難呀!

想要掌握更多數學力的技巧嗎?我們下篇見囉~~

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