最後大家看見的是「數論紛紛」的講義。

  嗯……一開始不是這樣,我想說說一路以來的課程內容囉=ˇ=!

  一開始,進入學術股後,就要負責專題課程。

  究竟要上什麼呢?

  我第一個浮上心頭的東西是,劃圈圈。

  就是在附錄裡面留有資料的劃圈圈遊戲,一次劃1~3個,被劃過的地方不能跨越,可以斜劃不能從中間直線穿過,兩個人輪流,劃到最後一個的人就輸了。

  我想請同學上台跟我玩,也讓同學在下面玩,然後分享一些我經由不斷窮舉所找出的遊戲技巧。

  當時構想的主題方向是這樣。

  從國小時接觸到的圈圈叉叉遊戲,進展到數15的遊戲,接著是1357的劃圈圈遊戲,在之後再到金字塔型的劃圈圈遊戲。

  還想加入許多自己玩過的邏輯遊戲,EX:數迴、數牆……
  或者是可以訓練分析能力的猜數字遊戲。

  不過這樣的上課內容,並沒有通過。

  因為其實沒什麼學術性質XD。
  全部的規則、分析,幾乎都是用不斷地歸納法嘗試出來的,就算有邏輯分析的部份,也非常不容易用言語表達出來,而且也有可能這樣思考的能力早已是大家有的,根本不需要特別上課講。

  於是後來稍作更改。

  第二次想講的主題是,猜數字。

  嗯……就是猜數字,從講解規則,到讓大家玩,讓每個小隊彼此競賽,看哪個小隊在分析數字的能力上整體的平均水準是高的。
  然後最後可以請小隊員們全部的人當成一隊,跟我比猜數字,贏我的話就加分。

  玩完遊戲之後,我在藉由自己猜數字的思維過程,用言語表達出來,去做為教學。

  後來也作罷。

  原因是在試教的過程中,發現不少BUG,還有場面會非常不容易控制(當然我想當時假設的這些情況,你們來的時候都沒有發生)。

  還有深入地分析我國中時非常頻繁玩的邏輯遊戲--「數迴」,不過我現在想想,這些遊戲,還是讓你們自己去享受吧=ˇ=!

  所以第二次課程內容,也沒有通過。

  我的課程進展是三個之中最慢的,從一開始試教,我就有很多次都因為尚未完成或還沒想到,所以沒有練習到。

  第三次想到的課程是,類似演講的形式,我想分享自己一路在數學、邏輯、思考等領域上的經歷,還有高中時參加一些數學競賽的感受。
  也想加入許多曾經因為數學而鬧出的有趣對白。

  (EX:我曾經這麼問過高中數學老師,在他指派許多作業的時候。
  「老師,這個作業那麼無聊,可不可以不要寫啊?」我問。
  「這麼無聊的題目我還是寫在黑板上啦!」老師回答。
  我還是不服氣,「可是老師你只無聊一題,我們寫作業要無聊很多題耶!」我帶點想硬凹的情緒。
  老師開口,只用了一句話就折服我,他說:「你以為我每天上課不無聊嗎XD?」)

  國小時對1乘以0的看法,國中時研究三角形周長與邊長組合數的經驗,跟電腦玩邏輯遊戲開兩個視窗玩陰險招數取勝……

  接著講高三時參加全國數學能力學科競賽的經驗(就是北師大之旅那篇文章),還有決心去做一件事情的時候,因而得到的許多體會。



  因為這樣的想法,我決定用自己曾經想過許久,覺得滿有趣的題目來作為主題的帶領。
  原先的構想是節錄自己曾花很多時間想過的AMC、TRML、AIME……等數學競賽的題目,不過後來那些題目都找不到,只找到了全國數學能力學科競賽的歷屆題目。

  再把我自己想了很久之後,解出來的題目,列出來。

  就是講義上的那些題目(除了第四題是曾達給我的)。

  再次試教的時候,發覺自己,好難以講故事的方式呈現。

  不過卻也沒關係,我發現自己很習慣性地丟出問題(試教的時候其實有些是自己也不知道下一步怎麼走才丟問題XDD),我很希望能讓大家一起想想看,提出想法,或發現一些事物。

  最後第三種形式,直接轉變為正式的課程,學長要我們為自己的課程想個主題。

  此時忘了是哪位同學說:「這些題目都是數論的題目耶?」

  我拿起自己的講義一看。

  真的,都是數論的範圍。

  那麼不可否認地,我的確對數論的題目,比較有興趣。
  因為可以用嘗試的方式,去試圖找出規則,而且就算只是給條件,不給證明,一樣可以在嘗試的過程中發覺一些有趣的事情。
  像在解AIME的題目時,我就曾經花30分鐘去找那串式子的規律,最後把可能是答案的數字給求了出來(即便我根本無法證明,AIME只是要個答案,不需要證明)。

  最後就是呈現給你們的囉!

  第一題:

有各張分別標有1, 2, 3 …, n 的一疊n張卡片。洗過卡片後,重複進行以下操作:若最上面一張卡片的標號是k,則將前k張卡片的順序顛倒;例如,若n=4且卡片排列成3124,則操作一次後的卡片將排列成2134。證明:經過有限次操作後,標號為1的卡片會在最上面。

 



  原本上課時教的證明。

 1    


  後來,我在搭公車去家教的時候,躺在椅子上,想到了另個證明。
  這個證明是由曾達說把抽取順序記下來的想法開始,還有柏翔想到的牌死亡復活的觀點。
  而且這個想法可以一直適用於延伸XDD。

  想法:
  n張牌,第n號牌,只可能被抽到一次。
  那麼n-1號牌呢?當翻到n-1號牌,操作完後它會到倒數第2張,意即除非翻到比n-1還大的牌,不然不可能再次翻到n-1,而比n-1大的牌(就是n)總共有可能被翻到幾次,n-1就可以被翻到那個數字加1。
  (換句話說,n-1號牌最多被翻到2次。)

  依此類推,n-2號牌,比它大的牌最多被翻1+2次,所以n-2號牌最多可能被翻1+2+1次。

  ……

  n  號牌最多被翻1次;
  n-1號牌最多被翻2次;
  n-2號牌最多被翻4次;
  n-3號牌最多被翻8次;
  ……

  每一張牌最多可能被翻的次數全部加起來,等於1+2+4+8+……+2^n-1=2^n - 1

  即意味著把抽取順序記下來,寫成一個數列,而這個數列最多也只會有2^n - 1項。
  若抽取順序是有限的,表示操作停了下來,而操作僅有在1到牌頂時才會停止,故得證。



  第二題:

有一個非常大的正整數n,它除了不可被1250中某兩連續正整數k,k+1,整除外,都可被1250中其他的整數整除,試求k之值。

 


2  



  第二題的證明寫法被曾達DEBUG很多次XD,有關反證法的敘述句,它的逆敘述就完全與原本的句子相反嗎?

  第三題:

試求最大的正整數n,使得對任意質數p,其中2pnn+6p也是質數。

 


3     


  這題的解法當年看到的時候覺得很扯,想說誰會想到可以這麼做呀?

  第四題:

找出所有的質數p使得p4 + 4P + 4亦是質數。

 


4  

  試教時學長們覺得題目數量不夠,曾達補充給我的,跟第三題用的是同樣的手法。

  第五題:

n個人的聚會中,假設朋友關係是互相的(如果AB的朋友,那麼B也是A的朋友),則其中一定有某兩個人,他們的朋友數量一樣多。

 



  這題的來源上課時我沒有提到(即使我教到了仍沒提到),這是在我參加彰師大高中數學人才培育計畫,培訓計畫結束時,教授們給我們考驗的題目之一,也有些有趣的成分在裡頭吧。

  第六題:

一圓型劇場共有31個入口,等距離設置,並依序編號為A1 , A2 , … ,A31。在這其中的9個入口僅供殘障人士使用。試證明在(A1 , A2 , … , 7) , (A2 , A3 , … , A8) , … , (A31 , A1 , … , A6)31組的組合中,至少有一組合包含3()以上供殘障者使用的入口。

 


5  


  就像我上面寫的,這題是某年台大數學系第二階段甄選的歷屆考題,自己一開始想的時候,想到62跟63時,還是花了些時間去思考這兩個數字之間的關連是什麼,怎麼樣才能推得這題的結論?



  前面教給7、8小和4、5、6小的,是第一題還有五六題。

  第三堂課,在前一天晚上舞會的時候,我就開始認真考慮改課程內容了。

  有很多理由支持我改,像是柏翔把我的講義寫完啦,還有一些同學也自己解開了一些題目;學術遊戲大家都玩完了,移動金幣或者是Tetris Battle的主題就可以拿出來討論了;舞會一直大聲地唱歌,隔天要是繼續地一直說很多話,感覺也不太好,為了這個我有想到一個不需要說話的遊戲XD。

  但讓我能改得那麼心安理得,那麼爽快的理由還有兩個。

  第一個是前一堂教授的課,他聊到了數學奧林匹亞,還有有關數學科展,以及手動去做的數學實驗。
  手動去做,就恰好是移動金幣跟Tetris Battle的核心呀!
  即使後面可以推導出許多判定情況的規則,但重點仍然是,我們要不斷地嘗試,看能不能從中分析出什麼事物。

  第二個是,同學們走進來後,有個同學提議:「欸,要不要我們就坐在旁邊,你就站在中間講課就好啦!」他當時或許帶點半開玩笑,不過我馬上就同意了,於是同學們就幫忙我搬桌子搬成環狀的,最後真的讓大家可以這樣上課。

  也謝謝當時拿出自己撲克牌的同學,讓更多人能一同用手實際去嘗試=ˇ=!

  有關移動金幣的思考模式,我最近又想到了更完整的說法,會在寫篇文章去解釋,而Tetris Battle的則是若進行太過頭的邏輯分析,顯得很沒意義……
  大家就好好玩遊戲就好囉~



  這篇文章就寫到這了,有什麼事情想問的朋友也可以問囉~

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