數學家傳記

貝葉斯和貝氏定理(3)(Thomas Bayes and Bayes’ Theorem (3))

貝葉斯和貝氏定理(3)(Thomas Bayes and Bayes’ Theorem (3))
臺北市立第一女子高級中學蘇俊鴻老師

連結:貝葉斯和貝氏定理(2)

接著,我們來看貝葉斯如何求出 \(P(F)\) 和 \(P(E\cap F)\)。他用了一個頗為獨特的想法,據以建立機率模型進行計算。如圖一,考慮水平擺放一個正方形的桌面或平面 \(ABCD\),將球 \(O\) 或 \(W\) 拋向桌面,並假設它們落在桌面上任何相等區域內的機率相同。

這時,假設球 \(W\) 先拋,過落點畫一條直線 \(ot\) 平行 \(AD\),分別交 \(CD\) 與 \(AB\) 於 \(t\) 和 \(o\)。接著,球 \(O\) 被拋擲 \(p+q=n\) 次,如果它一次單獨拋擲中落在 \(AD\) 和 \(ot\) 之間,稱為在一次試驗中發生了事件 \(M\)。

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圖一

貝葉斯和貝氏定理(1)(Thomas Bayes and Bayes’ Theorem (1))

貝葉斯和貝氏定理(1)(Thomas Bayes and Bayes’ Theorem (1))
臺北市立第一女子高級中學蘇俊鴻老師

貝氏定理(Bayes’ Theorem)在高中數學的機率單元中出現,被當成是條件機率的重要議題,為人所知的是它的定理內容:

設 \(\left\{ {{A_1},{A_2}, \cdots ,{A_n}} \right\}\) 為樣本空間 \(S\) 的一組分割,\(B\) 為 \(S\) 的任一個事件,
若 \(P(B)>0\),則在事件 \(B\) 發生的情況下,事件 \(A_k\) 發生的機率為

\(\displaystyle P\left( {{A_k}|B} \right) = \frac{{P\left( {{A_k}} \right)P\left( {B\left| {{A_k}} \right.} \right)}}{{\sum\limits_{i = 1}^n {P\left( {{A_i}} \right)P\left( {B\left| {{A_i}} \right.} \right)} }},1\le k\le n\)

以及課本提及的應用,如品管檢驗、醫學檢定等。但多數人不知道貝氏是誰?什麼問題促使他發展出貝氏定理?貝氏定理在現今統計學上有著廣泛的應用,但學說提出之初,就如此為數學家和統計學家所擁護嗎?這些問題都是本文撰寫的動機。首先,就由托馬斯.貝葉斯(Thomas Bayes, 1702-1761)的生平開始說起,貝氏定理正是由他所提出的。

巴斯卡其人其事(II)(The biography of Blaise Pascal, part 2)

巴斯卡其人其事(II)(The biography of Blaise Pascal, part 2)
臺北市立西松高中蘇惠玉教師

連結:巴斯卡其人其事(I)(The biography of Blaise Pascal, part 1)

1652年前後,法國貴族安東尼‧哥保德‧迪‧默勒爵士(Antoine Gombaud, Chevalier de Méré , 1607 – 1684)寫信給巴斯卡,提出了兩個問題:

  1. 骰子問題(Problem of Dice):兩枚骰子要擲多少次才能使出現兩個6點的機率不小於50%?
  2. 點數問題(Problem of Points):在賭博被打斷時如何公正地分配賭注。

巴斯卡除了自己研究解決方法之外,還寫信和費馬(Pierre de Fermat, 1601 – 1665)交流解法,在1654年他寫給費馬的一封信中寫道:

我和您的急切心情是一樣的,雖然還臥病在床,但抑制不住要告訴您,我昨天晚上從卡爾卡維手裡接到您關於點數問題的來信,我簡直不知道用什麼語言稱讚這封信。…
您的方法是正確的,而且是我所知道的這類問題研究中的首次正確答案。但由於在組合方面會遇到過多的麻煩,我找到另外一種更加簡潔的方法,…

巴斯卡其人其事(I)(The biography of Blaise Pascal, part 1)

巴斯卡其人其事(I)(The biography of Blaise Pascal, part 1)
臺北市立西松高中蘇惠玉教師

布萊思‧巴斯卡(Blaise Pascal, 1623-1662),出生於法國克萊蒙費朗(Clermont-Ferrand),對數學、物理、神學宗教都有深入的研究與貢獻。他三歲喪母,是家中的獨子,八歲時舉家搬到巴黎。他的父親對教育擁有與眾不同的觀點,決定親自教養他的小孩,並且為了避免影響到布萊思對拉丁文與希臘文的學習,在他15歲前禁止他學習數學並收起布萊思身邊所有與數學相關的著作。然而,這個從小天資聰穎的小孩,在他12歲時,居然獨自發現了三角形內角和等於二個直角的性質,於是他父親給了他著名的幾何學聖經《幾何原本(The Elements)》,決定讓他學習歐基里得的幾何學。

14歲時,他陪著父親開始參加梅森神父(M. Mersenne)的聚會。在17世紀的前半,梅森神父是當時世界的科學與數學集散中心,因此小巴斯卡得以在聚會中認識許多科學界與數學界的大咖級人物,包括在射影幾何上影響他甚深的狄沙格(Girard Desargues, 1591–1661)、笛卡兒(René Descartes, 1596 – 1650)以及法蘭西學院的數學教授羅伯沃(Gilles Personne de Roberval, 1602 – 1675)。16歲時巴斯卡在狄沙格思想的影響下,認真創作了一份有關圓錐曲線的論文,裡頭包含了許多射影幾何的定理,還包括了著名的巴斯卡神秘六邊形,那是一個六邊形內接在圓錐內,它的各組對邊的交點共線。巴斯卡這份作品已相當具有成熟度,以致於笛卡兒看到這份手稿後拒絕相信它出自於一個16歲的少年之手。

馬可夫生平簡介(2)(A Brief Introduction of Markov’s Life: Part 2)

馬可夫生平簡介(2)(A Brief Introduction of Markov’s Life: Part 2)
國立臺南第一高級中學數學科林倉億老師

連結:馬可夫生平簡介(1)

1905 年馬可夫退休後,他持續機率理論的研究,並開始專注在後來被稱為「馬可夫鏈 (Markov chain)」的問題上。當時馬可夫努力想要建立適用於一般情況下的機率極限法則,並同時推展某些理論的應用。

1906 年,馬可夫提交一篇論文〈大數法則在相依變數上的推廣〉(The Extension of the Law of Large Numbers on Mutually Dependent Variables),後人所稱的「馬可夫鏈」或是「馬可夫矩陣」,就是首次出現在這篇論文之中。此後,馬可夫陸續發表幾篇有關這主題的論文,不但得到各種一般化的結果,也導出在某些條件限制之下,中央極限定理是成立的。

馬可夫生平簡介(1)(A Brief Introduction of Markov’s Life: Part 1)

馬可夫生平簡介(1)(A Brief Introduction of Markov’s Life: Part 1)
國立臺南第一高級中學數學科林倉億老師

馬可夫 (Andrei Andreevich Markov, 1856~1922)在高中時就展露數學上的天賦與興趣,寫了他生平第一篇數學論文。雖然這篇論文並不是新的創見,但已經深深吸引到兩位聖彼得堡大學的數學教授科爾金 (Aleksandr Korkin, 1837~1908)與佐洛塔瑞夫 (Yegor Ivanovich Zolotarev, 1847~1878)的目光,後來馬可夫不僅進入聖彼得堡大學就讀 (1874年),還參加了這兩位教授專為優秀學生開設的研討班。

ICMI的第一任主席克萊因(Felix Klein: The first president of International Commission on Mathematics Instruction, ICMI)

ICMI的第一任主席克萊因(Felix Klein: The first president of International Commission on Mathematics Instruction, ICMI)
國立臺灣師範大學數學系洪萬生教授/國立臺灣師範大學數學系洪萬生教授責任編輯

所謂的 ICMI 是國際數學教育組織,每四年召開一次全球性的國際數學教育會議(International Congress on Mathematics Education, ICME)。明年(2012年),此一國際研討會將在南韓召開,是國際數學教育界的一大盛事。

這個組織的第一任主席,就是偉大的德國數學家克萊因(Felix Klein, 1849-1925)。他出任的原因之一,當然有可能是因為他長期關心數學教育,因此,他以大數學家之尊「蹲下去」,應該在國際之間發揮了極大的影響力吧。

阿拉伯的數學(Arabic Mathematics)

阿拉伯的數學(Arabic Mathematics)
國立臺灣師範大學數學系洪萬生教授/國立臺灣師範大學數學系洪萬生教授責任編輯

在人類歷史中,阿拉伯人的數學發展,正如其他文明一樣,有其獨特的一面。不過,由於回教與基督教的長期衝突,使得由西方學者所主導的數學史研究中,對於阿拉伯數學始終很少給出應有的肯定與評價。因此,我們特別在此高瞻計畫中,簡介阿拉伯數學的成就及意義。希望經由此一文明窗口,讓我們一起欣賞異文化的數學意義與價值。 

如何閱讀祖沖之?(How to Read Zu Chongzhi?)

如何閱讀祖沖之?(How to Read Zu Chongzhi?)
國立臺灣師範大學數學系洪萬生教授/國立臺灣師範大學數學系洪萬生教授責任編輯

對於很多人來說,祖沖之並不是陌生的中國歷史人物,譬如說吧,在一些中國古代科學家的傳記書寫中,都一定可以找到他的故事,完全不需要我們在此狗尾續貂。

不過,敘說他的生平事蹟,並著重與他的數學成就比較相關的部份,乃至於他如何看待他自己的貢獻,從傳記書寫與閱讀的觀點來看,似乎還是值得一說再說。在此,我們打算「重建」有關他的歷史故事。其中,還要特別說明有關圓周率近似值「祖率」$$\frac{355}{113}$$(日本數學史家三上義夫所命名)之價值與意義。

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