数学的灯谜:型体配号问题

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具体描述

   台湾大学数学系名誉教授杨维哲 主编

  这是一本非常特别的着作。作者张国男教授也是一个非常特别的数学家。对魔方阵的研究,张国男称得上世界顶尖(他的同班同学黄敏晃教授说,张国男可能是世界第一)。

  本书是属于排列组合学(combinatorics),那是秀异的数学家展露灵巧的场所。有人这样定义组合学:「 这一门数学,是唯一有可能使得一个数学老师输给她(他)的学生的数学。」它在中学数学课程中,份量不多,而且还可以说,越来越少。可是,对于数学资优生,组合学的份量其实是越来越重(外行人听起来觉得很矛盾)。事实上,在一切的数学竞赛中,组合学大概是绝不会缺席的题目(我的估计是:五题中最少有一题),可以与之相提并论的只有整数论(numbertheory),因此之故,一切的数学竞赛的讲习班中,组合学的教材,大概要佔了三分之一。

  基本上,学习组合数学都是从题目中一题一题地学,或即是说,从题目中一题一题地教!但是非常难找一本有适当题目的书,因为叙述必须简单,但是又要很容易「形成几何的形象」,才可以引导学习者去思考问题中的对称性。就这一点来说,这本书是非常的成功。

  全书共计七个单元,共有四十篇专文,另有二附录。在七个单元中,各篇架构皆分为五个部分:

  .「问题」:阐述待解之形体配号问题
  .「解答」:揭示完整之解答,以供读者参考;
  .「备註」:于备註中介绍与上述问题相当(等价、同义)之问题,或补充说明与前揭解答有关之若干事项;
  .「习题」:设计适当之习题,留予普通读者实际演练;
  .「研究」:研究部分所提出之难题,则多为「穷毕生之力﹐亦无法完全解决者」,数学功力高强之人士,可大展身手。

  在四十篇中,附有完整解答之问题逾五十则,供普通读者实际演练之习题近七百则,而富高难度、具挑战性、待研究之问题,则不止三百则也。

作者简介

张国男

  台大数学系教授,退休后专事写作,着有《抽象代数导引》、《高等资优数学问题研究与发掘》等。因兴趣使然,多次投寄试题至「亚太数学奥林匹亚」及「国际数学奥林匹亚」竞赛单位,并获推荐。于2010年辞世。

著者信息

图书目录

康明昌序─我的朋友张国男
杨维哲推荐序
杨维哲导读
卷头语

单元一 n角星形

1.1四角星配号问题
1.2五角星配号问题
1.3五角星配号问题
1.4六角星配号问题
1.5六角星配号问题
1.6n角星配号问题
1.7环拼八菱配号问题

单元二 正n边形

2.1 正三角形配号问题
2.2斜方棋枰配号问题
2.3斜方棋枰配号问题
2.4窗櫺配号问题
2.5正六边形配号问题
2.6正六边形配号问题
2.7正六边形配号问题

单元三 n角盒板

3.1三角盒板配号问题
3.2四角盒板配号问题
3.3五角盒板配号问题

单元四 方格矩阵

4.1矩阵配号问题
4.2方格配号问题
4.3方格配号问题
4.4方格配号问题

单元五 拼板图形

5.1双连屋配号问题
5.2风车配号问题
5.3相似四等分图配号问题
5.4并排三方配号问题
5.5地砖配号问题
5.6十一线段板配号问题
5.7七巧板拼图配号问题
5.8拼板配号问题

单元六 正多面体

6.1六面体配号问题
6.2四面体配号问题
6.3四面体配号问题
6.4四面体配号问题
6.5正方体配号问题

单元七 其他立体

7.1角锥双连体配号问题
7.2球体配号问题
7.3六角柱体配号问题
7.4长方体配号问题
7.5长方体配号问题
7.6n角柱体配号问题

附录一 习题选答
附录二 配号举例

图书序言

导读

  这是一本非常特别的着作。(作者也是一个非常特别的数学家) 本人看到这本书的时候,脑中马上联想到一年以前才仔细看的一本名着Japanese Temple Geometry Problems,所以我先略略描述后者。那本名着的作者有两人,一是深川英俊,专业的数学史研究学者,另一人却是大大有名的(英国)几何学家Dan Pedoe(他与Hodge 合写了经典名着《代数几何的方法》)Pedoe 会对日本数学("和算")感到兴趣,是因为他看到其中的一个题目。这个题目根本就是F.Soddy 的The Hexlet(六球连锁问题)。英国化学家Soddy 爵士(1877-1956)是诺贝尔奖得主,他在1936 年(于Nature 杂志上)发表了这个数学题,造成当时的轰动。但是这样的题目却出现于1822 年的神奈川的一匾算额中。当时的和算家没有「逆转」(inversion)这样子的现代工具,居然能够解决这一类的问题,让Pedoe 大为赞叹。我会翻阅那本书是因为要写一些给中学资优生阅读的几何。另外,我也正在思考数学竞赛的命题. 事实上, 那本书给了我很大很大的帮助! 关于前者, 我就选了10 题, 改写在给中学资优生的)基础座标几何中(当然有说明出处)关于后者,我已经思考过好几道可以加以变化衍伸,成为竞试题的题目。(虽然我今年没有採用, 但是明年就用得上了。)

  回到张国男教授的这本书来。我的联想就是有三类读者群: 老师, 资优生, 数学爱好者.这本书,在数学领域中,是属于排列组合学(combinatorics),那是秀异的数学家展露灵巧的场所。组合学有人这样子定义:「这一门数学, 是唯一有可能使得一个数学老师输给她他的学生的数学」。它在中学数学课程中, 份量不多, 而且还可以说:越来越少。可是,对于数学资优生,组合学的份量其实是越来越重(外行人听起来觉得很矛盾)。事实上,在一切的数学竞赛中,组合学大概是绝不会缺席的题目。(我的估计是:五题中最少有一题)可以与之相提并论的只有整数论(number theory)。因此之故,一切的数学竞赛的讲习班中,组合学的教材,大概要佔了三分之一。组合数学,一言以概括之,是笨拙与灵巧之结合。笨拙是因为必须不耐烦地逐项(case by case)讨论,灵巧是因为必须充分地利用对称性。

  不论是从教学或者学习的角度来看,组合数学的难处是:定理不太多!基本上,学习组合数学都是从题目中一题一题地学,或即是说,从题目中一题一题地教!但是非常难找一本有适当题目的书,因为叙述必须简单,但是又要很容易「形成几何的形象」,才可以引导学习者去思考问题中的对称性,就这一点来说,这本书是非常的成功。

  我觉得对于各种不同程度的学生,指导的老师,都可以在这本书中,选择几道题目,当作讲授的教材。对于数学知识不丰富而数学志趣昂扬的资优生,根本可以拿这本书独立学习。看完一题详尽的解说之后,就可以进攻附带的习题。(本书的顺序是自然的由浅入深,不过对于大学三年级以上的学生,顺序就可以很自由了!)

台湾大学数学系名誉教授杨维哲∕导读

序言

  本书正文共计七单元﹐另有二附录。全书自始撰至完稿﹐前后历时近二十载。

  七单元中各篇﹐皆分为「问题」、「解答」、「备註」、「习题」及「研究」五部分:先述待解之形体配号问题﹐之揭示完整之解答﹐以供读者参考﹐并于备註中﹐介绍与上述问题相当(等价、同义)之问题﹐或补充说明与前揭解答有关之若干事项﹐另设计适当之习题﹐留予普通读者实际演练﹐而于研究部分所提出之难题﹐则多为「穷毕生之力﹐亦无法完全解决者」﹐数学功力高强之人士﹐可大展身手。

  全书七单元共有四十篇专文。各篇俱依其篇首所述问题之属性命名﹐并列入适当之单元﹐惟读者应注意:有时二个形体配号问题看似互不相干﹐其实系同义者。例如﹐由1.4篇〈六角星形配号问题〉之备註﹐可知其开端所述之问题﹐与下述问题相当:将正方体之十二条稜由1至12配号﹐使外表每面四条稜之号数
和均相等﹐试求所有配号法。若针对此问题专文探讨求解﹐则宜将篇名取为〈正
方体配号问题〉﹐而编入单元六矣。

  于上述四十篇中﹐附有完整解答之问题逾五十则(若干篇各处理二则配号问题)﹐供普通读者实际演练之习题近七百则﹐而高难度、具挑战性、待研究之问题(与正整数有关之一般性配号问题)﹐则不止三百则也。

  附录一提供部分习题之部分解答(仅有少数显示出完整解答)﹐附录二揭举若干配号实例。希望读者诸君﹐自行补全、推广之。

  本书1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 4.1及6.1等编原稿﹐曾以问题征答之方式发表于中央研究院数学研究所出版之《数学传播季刊》纸本(14卷4期~16卷2期﹐1990年12月~1992年6月)﹐并无偿置放于其网路电子版。承蒙中研院数研所俞允﹐将上述诸篇纳入本书﹐使本书内容更为充实﹐着者由衷感激﹐特申谢悃。惟此次出书﹐除更改原稿格式外﹐当增补若干资料。

图书试读

用户评价

评分

《数学的灯谜:型体配号问题》这本书,在我翻开第一页的那一刻起,就注定了我将要开启一段非凡的智慧之旅。书名本身就透露出一种引人入胜的神秘感,“灯谜”暗示着解开某种奥秘的乐趣,“型体配号”则勾勒出一个充满逻辑与结构的世界。作者并没有直接抛出令人望而生畏的公式,而是通过一个个精心设计的谜题,循序渐进地引导读者进入“型体配号”的精妙世界。我尤其欣赏作者在描述问题时所营造的氛围,他能够将抽象的数学概念,与具体的、生活化的场景相结合。例如,其中一个关于城市规划的谜题,通过对不同建筑形状和其在地图上的位置进行分析,来推导出合理的编号方案,读起来既像是在进行一场策略游戏,又是在体验空间推理的乐趣。这本书最大的魅力在于,它不仅仅是知识的传授,更是思维的训练。在尝试解决一道道谜题的过程中,我发现自己的观察力、逻辑思维能力和创新能力都得到了极大的提升。作者的叙述方式也非常具有感染力,他用一种充满热情和智慧的语言,将那些看似枯燥的数学原理,变得生动有趣。我常常在沉思中,感受到一种“顿悟”的喜悦,仿佛是打开了通往新世界的大门。这本书让我重新认识了数学,它不再是遥不可及的理论,而是充满生命力、与现实生活紧密相连的智慧工具。

评分

“数学的灯谜:型体配号问题”这本书,与其说是一本科普读物,不如说是一次与古老智慧的对话。它所讲述的“型体配号”概念,听起来有些抽象,但一旦深入阅读,就会发现其中蕴含着令人惊叹的逻辑美学。作者并没有直接抛出复杂的定理,而是选择了一种更加温和、更具启发性的方式来引导读者。他通过一系列精心设计的谜题,循序渐进地展示了型体与数字之间千丝万缕的联系。我印象最深刻的是其中一个章节,作者用一个建筑师设计房屋的例子来解释型体配号的原理。不同的房间形状(型体)需要用特定的数字组合来表示,以便于管理和规划。这个例子非常直观,让我一下子就理解了抽象概念的实际应用。更重要的是,这本书在解题过程中,强调的不仅仅是答案本身,更是思考的过程。它鼓励读者去观察、去归纳、去发现规律。在尝试解决一道难题的过程中,我发现自己仿佛变成了一位侦探,通过收集线索,分析每一个数字和图形的特征,最终抽丝剥茧,找到隐藏在其中的联系。作者的语言风格也非常独特,既有学术的严谨,又不失文学的趣味。他会在恰当的时候穿插一些历史典故或者哲学思考,让整个阅读过程充满了惊喜。我曾一度认为数学是枯燥乏味的,但这本书彻底颠覆了我的认知。它让我看到了数学的艺术性,看到了隐藏在数字背后的美妙结构。读完这本书,我感觉自己的思维方式都发生了 subtle but significant 的变化,更加善于从复杂的现象中发现简洁的规律。

评分

初读《数学的灯谜:型体配号问题》这本书,我被其独特的气质所吸引。它不像我以往读过的数学书籍那样,充满冰冷的公式和抽象的符号,而是以一种更加诗意、更加引人入胜的方式,向我展示了数学的魅力。“型体配号”这个概念,在作者的笔下,不再是生涩难懂的理论,而是变成了一个个充满趣味的谜题,等待着我去探索和解答。我非常喜欢书中对每一个谜题的设置。它们往往以一种日常生活中常见的场景为背景,但当你深入思考,就会发现其中蕴含着精妙的数学逻辑。例如,书中有一个关于餐具摆放的谜题,要求根据餐具的形状和使用顺序来赋予一个独特的编号,这个看似简单的场景,却巧妙地运用了组合数学的原理。作者的写作风格非常流畅,他能够用非常生动的语言,将那些复杂的数学概念解释得清晰易懂。我甚至觉得,我在阅读这本书的时候,仿佛在与一位睿智的老朋友进行一场轻松愉快的对话。这本书不仅让我学习到了知识,更重要的是,它让我对数学产生了浓厚的兴趣。我开始尝试着用“型体配号”的思维去观察生活中的各种事物,并从中发现乐趣。

评分

当我在书店的架子上看到《数学的灯谜:型体配号问题》这本书时,我立刻被它独特的书名和封面所吸引。那是一种巧妙的融合,既有数学的严谨,又带着灯谜的神秘与趣味。“型体配号”这个概念,在我之前的认知里是模糊而抽象的,但这本书却用一种非常生动的方式,将它展现在我面前。我喜欢作者在书中构建的那些引人入胜的情境,它们不仅仅是简单的数学问题,更像是一个个小故事,将读者带入其中,去体验解谜的乐趣。我尤其记得其中一个章节,作者描述了一个古老图书馆的藏书分类问题,每一本书的形状(型体)都需要根据其内容和摆放位置(配号)来赋予一个独特的数字标识。这个例子非常形象,让我一下子就理解了型体配号的实际意义。这本书的亮点在于,它鼓励读者主动思考,而非被动接受。在面对一道道谜题时,我不再是机械地套用公式,而是积极地去观察、去联想、去推理。每一次找到解题的关键,那种成就感都让我心潮澎湃。作者的语言风格也非常独特,他能够用非常通俗易懂的语言,解释那些深奥的数学概念,让即便是数学初学者也能轻松理解。这本书不仅让我学到了知识,更重要的是,它激发了我对数学的浓厚兴趣。我发现,数学原来也可以如此有趣,如此富有创造力。

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《数学的灯谜:型体配号问题》这本书,可以说是我近期读到的一本非常有启发性的读物。它以一种非常独特的方式,将抽象的数学概念与实际问题巧妙地结合在一起。书名“数学的灯谜:型体配号问题”就足以勾起读者的好奇心,让我不禁想知道,数学是如何与灯谜联系起来的,而“型体配号”又是什么样的概念。在阅读的过程中,我发现作者并不是直接讲解理论,而是通过一系列精心设计的谜题,让读者在解决问题的过程中,自然而然地理解和掌握“型体配号”的原理。我尤其喜欢书中关于“房间布局”的章节,作者通过描述一个设计师如何根据房间的形状和功能,来为房间分配唯一的编号,来阐释型体与数字之间的对应关系。这个例子非常直观,让我一下子就明白了抽象概念的实际应用。这本书的魅力在于,它鼓励读者主动思考,去发现规律,去探索解决问题的方法。我常常会花费大量的时间去思考一道谜题,即使有时会遇到困难,但当我最终找到答案时,那种成就感是无与伦比的。作者的语言风格也非常平易近人,他用一种非常生动有趣的方式,将那些深奥的数学知识传递给读者。这本书让我看到了数学的另一面,它不仅仅是枯燥的计算,更是一种充满智慧和创造力的语言。

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《数学的灯谜:型体配号问题》这本书,在我看来,不仅仅是一本关于数学的书,更是一次关于思维方式的深刻启迪。书名就显得十分有趣,将“数学”与“灯谜”这样看似不搭界的两个概念结合,让人充满了好奇。“型体配号”的核心思想,作者在书中通过一系列精彩纷呈的谜题,将其展露得淋漓尽致。这些谜题的设计别出心裁,它们常常取材于生活中的具体场景,却又蕴含着深刻的数学原理。我尤其被书中关于“交通信号灯的逻辑序列”的章节所吸引。作者将不同形状的信号灯和它们所代表的意义,通过一种精妙的编号系统进行关联,让我对日常生活中的这些熟悉事物有了全新的认识。这本书最大的价值在于,它并非提供现成的答案,而是引导读者去主动思考,去发掘问题的本质。在解决一个又一个谜题的过程中,我感到自己的逻辑推理能力得到了极大的锻炼,同时也培养了我发现规律、解决问题的信心。作者的写作风格非常独到,他能够用一种既严谨又不失趣味的语言,将复杂的数学概念娓娓道来。我常常在阅读的过程中,被作者的智慧所折服,仿佛在与一位大师进行一场心灵的交流。这本书让我明白,数学并非高高在上,而是可以融入生活的方方面面,成为我们解决问题的强大工具。

评分

拿到《数学的灯谜:型体配号问题》这本书,我第一时间就被其独特的书名所吸引。它仿佛在宣告,数学并非高高在上的理论,而是可以像猜灯谜一样,充满趣味和挑战。而“型体配号”这个概念,更是为我打开了一个全新的认知维度。作者在书中并没有直接灌输公式,而是通过一系列引人入胜的案例,将复杂的数学原理“润物细无声”地植入读者心中。我尤其喜欢其中关于“地图着色问题”的阐述,它将抽象的图论概念,转化为一个个需要动手实践的谜题。我尝试跟着书中的步骤去解决,过程跌宕起伏,有时会陷入僵局,但当我终于找到那个巧妙的着色方案时,那种豁然开朗的感觉,真的是无与伦比。这本书的魅力在于,它鼓励读者主动去探索,去思考,而不是被动地接受。每一个谜题都像是一次智力的冒险,需要调动全身的感官去感受、去推理。作者的叙述方式也非常具有感染力,他用一种平易近人的语言,将那些深奥的数学概念变得生动有趣。我甚至觉得,自己在阅读这本书的时候,不仅仅是在学习数学,更是在与作者进行一场跨越时空的智慧交流。这本书让我明白,数学并非只有一种面孔,它也可以是充满艺术感和创造力的。我将这本书视为一次宝贵的学习经历,它让我看到了数学更广阔的可能性。

评分

这本书的封面设计就足以吸引我,那是一种融合了神秘感与智慧的视觉冲击。一盏灯,象征着启迪与指引,而旁边错落有致的数字和图形,则暗示着其中蕴含的深刻奥秘。我毫不犹豫地购买了它,并怀着极大的好奇心翻开了第一页。我原以为这仅仅是一本关于数字谜题的书,但很快我便意识到,它的内涵远不止于此。作者巧妙地将抽象的数学概念,通过“型体配号”这一生动的载体,展现在读者面前。我尤其喜欢作者在描述问题时所营造的氛围,仿佛置身于一个古老的解谜殿堂,每一道谜题都像是一扇等待开启的神秘之门,而解开谜题的过程,则是一场智力与想象力的盛宴。书中的例子并不是枯燥的公式推导,而是通过一个个引人入胜的故事,将数学原理融入其中。例如,某一道题,作者描绘了一个古老村落的边界划分问题,村民们需要通过特定的数字组合来确定土地的归属,读起来既有历史的厚重感,又不失数学的严谨性。我发现,这本书最大的魅力在于它能够激发读者主动思考的欲望。当我面对一道新的谜题时,我不再是被动地接收知识,而是积极地去探索、去尝试、去推理。即使有时会遇到困难,甚至感到些许挫败,但当灵光一现,终于找到解题思路的那一刻,那种成就感是无与伦比的。这本书让我重新认识了数学,它不再是冰冷的符号和抽象的概念,而是充满了生命力和创造力,能够被用来解决现实生活中的各种问题。我迫不及待地想与更多热爱思考的人分享这本书的奇妙之处。

评分

《数学的灯谜:型体配号问题》这本书,与其说是一本科普读物,不如说是一次智力探险的邀请函。书名本身就极具吸引力,将“数学”这一通常被认为严谨而略显枯燥的学科,与“灯谜”这样充满趣味和猜测的活动联系起来,不禁让人好奇其中究竟蕴含着怎样的奇妙联系。“型体配号”这个核心概念,在书中得到了淋漓尽致的阐释,它不仅仅是简单的数字与图形的对应,更是一种将抽象结构具象化、将复杂关系简单化的艺术。作者在书中巧妙地运用了大量的图例和案例,将那些原本可能令人生畏的数学原理,转化成一个个引人入胜的谜题。我尤其喜欢作者在描述一个关于古老城市街道命名的章节。他通过对不同区域形状和连接方式的分析,构建了一套精妙的命名系统,读起来既像是在解一个历史谜团,又仿佛在进行一场空间逻辑的推演。这本书最大的优点在于,它并非仅仅提供答案,而是引导读者去思考、去发现、去创造。在解题过程中,我常常会陷入沉思,试图从不同的角度去审视问题,去寻找那些隐藏在表面之下的规律。作者的语言风格非常具有特色,既有学术的严谨,又饱含着对知识的热情,仿佛在邀请读者一同踏上这场数学的奇妙旅程。这本书让我对数学产生了全新的认识,它不再是冰冷的符号,而是充满生命力和创造力的语言。

评分

坦白说,初次拿到《数学的灯谜:型体配号问题》这本书时,我有些犹豫。原因很简单,我一直觉得数学和“灯谜”这两个词放在一起,似乎有些违背常理。灯谜通常是轻松有趣的文字游戏,而数学在我过去的印象中,总是与枯燥的公式和烧脑的计算联系在一起。然而,出于对“型体配号”这个概念的好奇,我还是决定一探究竟。结果,这本书彻底刷新了我对数学的看法。作者展现了一种全新的视角,将抽象的数学原理,巧妙地融入到一系列引人入胜的“型体配号”谜题之中。这些谜题并非简单的数字填空,而是需要读者深入理解型体之间的几何关系,以及这些关系如何映射到数字的排列组合上。其中一个谜题,关于一个古老城市街道的规划,要求根据房屋的形状和位置来分配门牌号,看似简单,实则蕴含着深刻的拓扑学和组合学的思想。我发现,每一次解开一个谜题,都像是在解开一个宇宙的奥秘,每一个数字都如同宇宙中的一个星辰,它们以特定的方式组合,形成宏大的结构。作者的写作风格非常擅长营造一种“顿悟”的时刻。他会设置一些看似棘手的问题,然后通过巧妙的引导,让读者在不知不觉中,自己找到解决问题的关键。这种“授人以鱼不如授人以渔”的教学方式,让我深感佩服。这本书不仅让我学习到了知识,更重要的是,它激发了我对数学的强烈兴趣。我开始主动去观察生活中的各种型体,并尝试用“型体配号”的思维去解读它们。

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