微積分的dx(一):無限小數與非標準分析學

17世紀時牛頓和萊布尼茲發明了微積分。其中萊布尼茲的「積分符號」∫、「極微小差」dx 等兩個符號仍然使用至今。現今的課本會用「極限」解釋,所以有些人說 dx 只是符號,不需要實質意義。這兩種觀點都有其意義和重要性。本文將分為若干期,從不同觀點探索微積分的靈魂、以及各觀點的應用。

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99.9的定價策略

尾數是9的訂價會讓人一眼看過去時,覺得比較便宜。通常對於價格不高的商品特別有用,消費者是突然想買這個商品,而非計畫好的,這個影響力也會增大。當經濟不景氣時,人們就更容易計較一分一毫。這時每公升的油價如果下跌一毛錢,就會很多人趕緊去排隊。

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讓你不迷路的萬能地圖

道路著色的問題,是圖論中非常有名的問題之一。由節點和連接節點的邊所構成的圖形,可以衍伸成現實世界中遇到的系統。比如街道的交叉口可以看做是節點,而街道看成是邊。網際網路的世界裡,節點就是路由器,邊是路由器之間的連結。以航空網路來說,節點就是機場,而邊是機場到機場之間的航程。令人好奇的是,每個點和邊構成的圖形都存在像這樣理想的「萬能地圖」嗎?

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布雷斯悖論:解決塞車問題,多開一條路一定有用嗎?

相信大家都有塞車的經驗,那時候真恨不得車子全都從眼前消失,或是路變多一條。要車子消失應該是不太可能,除非你是薩諾斯有無限手套……那麼另一個方法,多修幾條路怎麼樣?這時候德國數學家迪特里希·布雷斯會跳出來告訴你:路變多不見得會更好喔!

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發現最大質數

■質數的定義我們都學過,它指的就是除了1和自身之外,無法被其他自然數整除的自然數,比如2, 3, 5, 7, 11, 13……等等。別看這幾個數似乎沒什麼特別,它們在數論裡非常重要,甚至有人說質數是數字的基石,因為其他的數字都可以看做是質數相乘的結果。
就在去年底,有一個令數學界為之振奮的發現:「網際網路梅森質數大搜索」(GIMPS)12月21日在網站上宣布,他們找到了目前最大的質數「2^82589933-1」!這是目前所知的第51個梅森質數。

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數學的電腦證明  

■有個叫艾卡德 (Shalosh B. Ekhad) 的數學家發表了幾十篇論文,有一些是艾卡德自己獨立署名,另一些是艾卡德和羅格斯大學的數學家齊伯格聯合署名。 但在任何大學的教職員名單上都找不到艾卡德的名子,因為他並不是一個人, 而是一台電腦。齊伯格說自己是艾卡德的「導師」,其實艾卡德是齊伯格操作的一台電腦。

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魔術方塊和數學

■「三階魔術方塊被打亂後,最少可以用幾步完成還原?」這個問題的答案引起許多人的興趣,被稱作「上帝的數字」。佛雷和辛馬斯特在1982年出版的著作裡面,有討論到這個主題。在他們的證明裡面,上帝的數字在17和52之間。1995年,美國玩家瑞德更進一步,將上帝數字的範圍縮減到20至29。2007年,東北大學兩位計算機科學家古柏曼與他的學生庫柯爾,用平行演算法和120台處理器證明26步內可以還原所有打亂的魔方。

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【科學史沙龍】和算流派、數學道場與和算教科書

■精益求精的職人精神,一直是日本文化的招牌印象,反應在日本數學「和算」的發展上,就形成了遺題繼承、算額奉納、流派競技等等日本特有的數學活動。江戶時代的日本數學家,憑藉自身的數學才能,可受聘於藩校任教,躋身於上流社會;至於數學知識的普及化,則是透過開設算學道場招收學生,以及著作包含實用數學知識的教科書進行。

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【科學史沙龍】和算千年物語

■把大衍曆傳入日本的吉備真備,家喻戶曉的大陰陽師安倍晴明,寫出暢銷數學書《塵劫記》的吉田光由,編纂第一套日本自製曆法的澀川春海,以一己之力製作出第一套日本全國地圖的伊能忠敬⋯⋯講者藉由相關史蹟探訪,引領聽眾一探和算千年以來的精彩人物樣貌。

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【科學史沙龍】臺南散策.走讀數學

台南一直是台灣熱門的歷史人文觀光景點,也以美食之都著稱,然而許多人不知道的是,在眾多古蹟景點之中,有不少是適合走讀數學、親子說書的好地方。本講次介紹台南幾處古蹟的數學故事,下次有機會造訪時,可以細細品味。

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【科學史沙龍】費曼遺稿重現江湖

■《費曼遺稿》 (Feynman's Lost Lecture) 是費曼在 1964 年 3 月,對加州理工學院大一的普物學生講授「行星繞日運動」,所留下來的手寫稿、板書照片以及錄音帶,由他的同事古德斯坦夫婦 (Goodstein) 整理成書,在 1996 年出版。我們可以從這份遺稿裡,體會他如何以簡馭繁,用別人沒想過的角度,解決看似複雜的難題。

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