沈鸣老师是青浦协和高中部的数学老师,他本科毕业于复旦大学数学系,并在香港城市大学获得博士学位。他在国际教育领域从事教育教学工作多年,拥有丰富的教学经验,最喜欢化繁为简,用最简单的语言,讲解最复杂的数学。
爱化简的沈老师,从现在开始将定期带领我们,从看似最简单的问题开始,引发和拓展我们对数学问题的深度思考,培养数学核心素养。
事实上,在所有的数字中,0就算不是最重要的那个,至少也算是最重要的五个数之一。
哪五个数?
1,i,π,e,0
1是什么?
1是实数单位。
一生二,二生三,三生万物……
i是什么?
i是虚数单位。
π是什么?
π是3.14
吗?
回答π是3.14的同学比例,50%肯定打不住。
若回答π是3.14,只有两种可能,要么对方不懂数学,要么对方的数学,是体育老师教的。
π是什么?
π是圆的周长与直径的比例。π的值,约等于3.14。
e是什么?
e是exponential的首字母,也是大数学家Euler的首字母,不得不说,这太巧了。
e是一个数学常数,经常被用来作为指数和对数函数的底。
e常见的定义是,当n趋于无穷大时,的极限值。极限的概念,已经属于高等数学的范畴。
介绍完欧拉恒等式左边的四位主角,最后轮到右边的那位主角。
0是什么?
0,看这个符号,像个空心圆。
空,代表虚无,nothing。
根据考古学的研究,0这个数字符号的出现,要比其他数字晚几百年。
原因何在?
因为放眼四周,看不见“0”呀。
我们的眼睛,只能看见有形的东西,看不见无形的东西,虽然后者比前者更加重要。
一个果子看得见,两个果子看得见,三个果子看得见。但0个果子,在哪里看得到呢?
那看不见的“0”,究竟是怎么被人发现的呢?
根据考古学的研究,0这个符号,最早出现印度的一所神庙里的墙上。
为什么是印度?
印度的宗教信仰,非常崇尚虚无。他们认为,宇宙诞生于虚无,虚无也是人类的终极目标。
崇尚虚无的人,更容易发现虚无,从而定义虚无。
虚无,并非可有可无,而是非常重要。
古代的数学家,在沙滩上用石子做算术时,发现放下一个石子,再拿走一个石子,沙地上会留下一个圆圆的痕迹——0这个符号,可能由此而来。
0的发现,对于数学的发展,好像蒸汽机的发明,对于工业革命。
首先,0的出现,让数字的表达,得以大大简化。
如果没有0,想要表达305,如果写成35,或3 5(中间加个空格),会产生歧义。为了避免歧义,写成3百5个,即把数位的单位加上,又显得冗长。
其次,0有一个特殊的属性,一系列因子乘起来如果等于0,那么其中至少有一个因子等于0。换成其他任何数字,都没有类似的属性。
事实上,我们平时在解方程或不等式的时候,经常用到0的这个特殊属性。
比如解方程(x – 3)(x + 1) = 12,第一步就是把等号的一侧(通常是右侧)清零。
最后一步,又用到了0的特殊属性。
比如解高次多项式不等式,最常用的穿针引线法,本质上也是依赖0的特殊属性。
单侧清零法,在一些涉及不等式证明的数列题目中,常常会被用到。
不要忘记,上次证明-3乘以-4等于12的过程中,0起到了不可或缺的桥梁作用。
0还有一个特殊之处,在于它不能作为除法里的除数。因为没有任何数字,乘以0以后等于1。
然而,随着除数变得越来越小,商变得越来越大。1除以0,引出了无穷大的概念,这又是数学上的另一突破。
不要小看0,不要忽视无。
先从无到有,再从有到无,这不就是人的一生吗?
一花一世界,一叶一菩提。
小小一个0,就有如此多的学问,何况世间其他万物?
吾生也有崖,而知也无涯。
我们所知道的知识,跟世间所有的知识相比,相当于一个0;我们在世的年岁,跟地球乃至宇宙的年岁相比,也相当于一个0。那还有什么是可以值得骄傲的呢?
唯有常存谦卑,保持空杯心态,好像除数上的那个0,才能突破自我,走向无穷。