數學是啥玩意? (III) (改版)

《數學是啥玩意？》 (III)

　　數學的宇宙，產生自周遭的現實世界，就好像夢想由日常的事物所激發。

　　數學的宇宙浩瀚無比，這塊大版圖裡的一切，都是人類心智活動的產物。

　　閱讀完這三冊《數學是啥玩意？》，你就已一腳踏入了千變萬化的數學天地，遍覽數論（質數、同餘式）、集合論、拓樸學（公路系統、地圖著色）、組合數學（正交表、記憶輪）、分析學（機率）、幾何、代數等等學門的基礎知識。

　　讀過《數學是啥玩意？》之後，你就會徹底明白：數學，絕對不等於枯燥的數字計算，也不等於一頁又一頁沒有清楚解釋的難懂定理，而是實用有趣的益智遊戲。

作者簡介

斯坦──《幹嘛學數學？》作者　Sherman K. Stein

　　加州大學戴維斯分校數學教授，該校傑出教學獎得主之一，並曾獲得美國數學學會頒發的福特獎（Lester R. Ford Prize），以表彰他在闡揚數學知識方面的貢獻；此外也因為《Algebra and Tiling》這本書，獲頒貝肯巴赫書獎（Beckenbach Book Prize）。

　　斯坦的主要興趣在代數、組合數學及教學法，另著有《幹嘛學數學？》（天下文化出版）以及為中學生所寫的數學普及書系。

譯者簡介

葉偉文

　　國立清華大學核工系畢業，原子科學研究所碩士（保健物理組）。譯有《愛麗絲漫遊量子奇境》、《幹嘛學數學？》、《物理馬戲團 I～III》、《數學小魔女》、《統計，改變了世界》等

閱讀地圖
閱讀指南
第15章 地圖著色
第16章 數的種類
第17章 尺規作圖
第18章 無窮集合
第19章 總 覽
附錄E  等比與調和級數
附錄F  任何維數的空間
「數學健身房」的部分解答與說明

第三版序

　　《數學是啥玩意？》的第二版發行迄今，已經七年了，在這段時間裡，由於受到專業學識發展和社會變遷的影響，數學的本身及教學方法都有相當程度的演進。本書的第三版就充分反映了這些演進，同時也表達出我個人在想法上的改變。例如我在第三版增加了一章，專門討論機率，即反映出現今的社會或個人，可能會應用與機率有關的數學知識，來解決所面臨的難題，而老師與學生在探討相關知識時，也對這些課題愈來愈感興趣。

　　在我們所處的世界裡，許多事物都是天然生成的，比如水。我們知道，水分子是由兩個氫原子與一個氧原子構成的，但對於水分子湊在一起時如何能呈現水的特性，卻一無所知。用原子與分子的概念，很方便就能解析水這種物質，卻又無法掌握水真實的特性，原子與分子真是既方便卻又抽象的天然事物。

　　相反的，數學就完全是人為的成果，每個定理與每項證明都是人類心智活動的產物；在數學裡，所有的牌都攤在桌上。在這層意義上，數學是具體的，世界反而是抽象的。

　　我打算藉由這本書，把數學的這種具體特性介紹給一般讀者。我所謂的「一般讀者」，可以是大學生、高中生或喜歡追根究柢的上班族，不管你的主要興趣是什麼，只要有一顆好奇的心就行了。這本書最初是設計為大專課程，幫助不同科系的學生認識數學的美、生命力與包羅萬象。在寫作本書之前我花了好幾年，想找一本合適的教科書，但找到的不是太難就是太專門。

　　本書所談的主題選自數論、拓樸學、集合論、幾何、代數與分析學，但我希望讓僅有少許數學背景的讀者也看得懂（有些章節只需國中學過的算術），所以針對每個主題，我都會說明主要觀念，讓這些主題的本身很容易實驗或求證。

　　我建議各位在閱讀每一條定理及證明時，要充分利用數學的具體特性，不要有先入為主的信念，而是要心懷警覺與懷疑，仔細檢查每一個推理的步驟。在碰到像「你可以自己舉個例子」，或「在證明之前，不妨用一些特例檢驗一下這個定理」之類的建議時，最好是能照做。讀這本書時，最好也能把紙、筆放在手邊，隨時可派上用場。

　　《數學是啥玩意？》的第三版與前兩版有很多不同。在第三版，第1章到第4章是全書的核心，而接下來的六章與新增的第13章，則是用得最多的。第13章〈機遇〉是在介紹機率論的幾個基本知識，在強調機率理論的一般應用及做決策時的重要性；你們由第13章的內容與附帶的練習題可以看出，機率的概念在日常生活裡雖然隱而不顯，卻無所不在。此外在新版的第9章〈數的表示法〉當中，還增添了公制的介紹，這是因為公制與十進位制是不可分的。

　　全書還有許多較小規模的改變，包括新的結果、更為簡單的證明，以及新的練習題。就像第二版一樣，很多改變只是為了讓觀念闡述得更清楚。大部分習題的解答都附在書後。

　　「數學健身房」裡的習題依難度分為三類。第一類是一般練習，讓各位自我測驗是否理解相關的定義與基本觀念。第二類習題我用了一隻筆（✎）與前一類區隔，通常你必須應用那一章所談的觀念才能解答。第三類練習題的前面有兩隻筆（✎✎），難度最高，解題時你不僅要充分理解那一章的中心主題，還必須能舉一反三，想出其他的方法。

　　值得注意的是，本書依不同類型的學生及不同的難易程度，做了不一樣的閱讀安排。利用最前面的閱讀地圖與閱讀指南，老師或讀者可以自行決定要如何進行。