“你们会猜谜吗?”马先生出乎大家意外地提出这么一个问题。大约问题来得突兀的缘故,大家都默然。
“据说从前有个人出了一个谜给人猜,那谜面是一个‘日’字,猜杜诗一句。你们猜是什么句子?”马先生这样说了,便呆立着向大家望。
没有一个人回答。
“无边落木萧萧下。”马先生说,“怎样解释呢?这就说来话长了。中国在晋以后分成南北朝,南朝最初是宋,宋以后是萧道成所创的齐,齐以后是萧衍所创的梁,梁以后是陈霸先所创的陈。‘萧萧下’就是说,两朝姓萧的皇帝之后,当然是‘陳’,‘陳’字去了左边是‘東’字,‘東’字去了‘木’字便只剩‘日’字了。这样一解释,好似这谜真不错,但是出的人可以‘妙手偶得之’,而猜的人却只好暗中摸索了。”
这虽然是一件有趣的故事,但我,也许不只我,始终不明白马先生在讲算学时突然提到它有什么用意,只得静静地等待他的讲解了。
“你们觉得我提出这故事有点儿不伦不类吗?其实,一般教科书上的习题,特别是四则应用问题一类,倘若没有例题,没有人讲解、指导,对于学习的人,也正和谜面一样,不过要你摸索的程度不同罢了。摸索本来不是正当办法,所以处理一个问题,必须得有一定的步骤。第一,就是要理解问题中所包含而没有提出的事实或算理的条件。
“例如这次要讲的年龄的关系的题目,大体可分两种,即每题中或是说到两个以上的人的年龄,要求它们的或种关系成立的时间,或是说到他们的年龄的或种关系而求得他们的年龄。
“但这类题目包含着两个事实上的条件,题目上总不会提到的:其一,两人年龄的差是从他们有生之初起就一定不变的。其二,每多一年或少一年,两人便各长一岁或小一岁。不懂得这个事实,这类的题目便难于摸索了。这正如上面所说的谜语,别人难于索解的原因,就在不曾把两个萧看成萧道成和萧衍。话虽如此,毕竟算学不是猜谜,只要留意题上所没有明白提出,而事实上存在的条件,就不至于暗中摸索了。闲言表过,且提正文。”
例一:现时,父年三十五岁,子年九岁,几年后父年是子年的三倍?
写好题目,马先生说:“不管三七二十一,我们且把表示父和子的年岁的两条线先画出来。在图上,横的数目表示岁数,纵的数目是年数。父现在年三十五岁,以后每过一年增加一岁,用AB线表示。子现在年九岁,以后也是每过一年增加一岁,用CD线表示。
“过五年,父年几岁?子年几岁?”
“父年四十岁,子年十四岁。”这是谁也回答得上来的。
“过十一年呢?”
“父年四十六岁,子年二十岁。”还不是谁也会回答的吗?
“怎样看出来的?”马先生问。
“从OY线上记有5的那点横看到AB线得E点,再往下看,就得四十,这是五年后父的年岁。又看到CD线得F点,再往下看得十四,就是五年后子的年岁。”我回答。
“从OY线上记有11的那点横看到AB线得**,再往下看,就得四十六,这是十一年后父的年岁。又看到CD线得H点,再往下看得二十,就是十一年后子的年岁。”周学敏抢着,而且故意学着我的语调回答。
“对了!”马先生高叫一句,突然顿住。
“5E是5F的三倍吗?”马先生问后,大家摇摇头。
“11G是11H的三倍吗?”仍是一阵摇头,只有周学敏今天不知为什么这般高兴,扯长了声音回答:“不——是——”
“现在就是要找在OY上的哪一点到AB的距离是到CD的距离的3倍了。当然我们还是应当用画图的方法,不可硬用眼睛看。等分线段的方法,还记得吗?在讲除法的时候讲过的。”
王有道说了一段等分线段的方法。接着,马先生说:
“先随意画一条线AK,从A起在上面取A1、12、23相等的三段。连C2,过3作线平行于C2,与OA交于M。过M作线平行于CD,与OY交于4,这就得了。”
四年后,父年三十九岁,子年十三岁,正是父年三倍于子年,而图上的4P也恰好三倍于4Q,真是神妙!然而为什么这样画就行了,我却不大理会。
马先生好似知道我的心事一般:“现在,我们应当考求这个画法的来源。”随手在黑板上画出上面的图,要我们看了回答B1C1、B2C2、B3C3、B4C4,各对于A1B1、A2B2、A3B3、A4B4的倍数是不是相等的。当然,谁也可以看得出来,这倍数都是二。
大家回答了马先生以后,他说:“这就是说,一条线被平行线分成若干段,这些段数的倍数关系,无论这条线怎样画法,都是相同的。所以4P对于4Q,和MA对于MC,也就和3A对于32的倍数关系是一样的。”
这我就明白了。
“假如,题上问的是六倍,怎样画法?”马先生问。
“在AK上取相等的六段,连C5,画6M平行于C5。”王有道回答。这,现在我也明白了,因为OY到AB的距离,无论是OY到CD的距离的多少倍,但OY到CD,总是这距离的一倍,因而总是将AK上的倒数第二点和C相连,而过末一点作线和它平行。
至于这题的算法,马先生教我们由图上加以探究,我们看出CA是父子年岁的差,和QP,FE,HG全一样。而当4P是4Q的三倍时,MA也是MC的三倍,并且在这地方4Q,MC都是所求的若干年后的子年。因此得下面的算法:
讨论完毕以后,马先生一句话不说,将图37画了出来,指定周学敏去解释。
我倒有点幸灾乐祸的心情,因了他学过我的缘故,但事后一想,这实在无聊。他的算学虽不及王有道,这次却讲得很有条理,而且真是简单明白。下面的一段,就是周学敏讲的,我一字不改地记在这里以表我的忏悔!
(别解):
“父年三十五岁,子年九岁,他们相差二十六岁,就是这个人二十六岁时生这儿子。所以他二十六岁时,他的儿子是零岁,以后,每过一年,他大一岁,他的儿子也大一岁。依差一定的表示法,得AB线。题上要求的是父年三倍于子年的时间,依倍数一定的表示法得OC线,两线相交于D。依交叉原理,D点所示的,便是合于题上的条件时,父子各人的年岁:父年三十九,子年十三。从三十五到三十九和从九到十三都是四,就是四年后父年正好是子年的三倍。”
对于周学敏的解说,马先生也非常满意,他评价了一句:“不错!”就写出例二。
例二:现时,父年三十六岁,子年十八岁,几年后父年是子年的三倍?
这题,看去自然和例一完全相同。马先生让我们各自依样葫芦地画图。但一动手,结果便碰了钉子,过M所画的和CD平行的线与OY却交在下面9的地方。这是什么一回事呢?
马先生始终让我们各自去做,一声也不响。后来我从这9的地方横看到AB,再纵看上去,得父年二十七岁;而看到CD,再纵看上去,得子年九岁,正好父年是子年的三倍。到此我才领悟过来,这在下面的9,表示的是九年以前。而这个例题完全是马先生有意弄出来的。这么一来,我还知道几年前或几年后,算法全是一样,只是减的时候,被减数和减数不同罢了。本题的计算应当是:
我试用别解法做,得图39,AB和OC的交点D表明父年二十七岁时,子年九岁,正是三倍,而从三十六回到二十七恰好九年,所以本题的解答是九年以前。
例三:现时,父年三十二岁,一子年六岁,一女年四岁,几年后,父的年岁与子女二人年岁的和相等?
马先生问我们这个题和前两题不同之点,这是略一——我现在也敢说“略一”了,真是十二分欣幸!——思索就知道的,父的年岁每过一年只增加一岁,而子女年岁的和每过一年却增加两岁。所以从现在起,父的年岁用AB线表示,而子女二人年岁的和用CD表示。
AB和CD的交点E,纵看是五十四,横看是二十二。从现在起,二十二年后,父年五十四岁,子年二十八岁,女年二十六岁,相加也是五十四岁。
至于本题的算法,图上显示得很明白。CA表示现时父的年岁同子女俩的年岁的差,往后去,每过一年这差减少一岁,少到了零,便是所求的时候,所以:
这题有没有别解,马先生不曾说,我也没有想过,而是王有道将它补出来的:
AB线表示现在从父的年岁同着子女俩的年岁,以后一面逐年增加一岁,而另一面增加二岁,OC表示两面相等,即一倍的关系。这都容易想出。只有AB线的A不在最末一条横线上,这是王有道的巧思,我只好佩服了。据王有道说,他第一次也把A点画在三十二的地方,结果不符合。仔细一想,才知道错得十分可笑。原来那样画法,是表示父年三十二岁时,子女俩年岁的和是零。由此他因为想到子女俩的年岁的和是十,就想到A点应当在第五条横线上。虽是如此,我依然佩服!
例四:现时,祖父八十五岁,长孙十二岁,次孙三岁,几年后祖父的年岁是两孙的三倍。
这例子马先生是留给我们作的,照着王有道的补充前题的别解,我也就照着别解得出解它的图来了。因为祖父年八十五岁时,两孙共年十五岁,所以得A点。以后祖父加一岁,两孙共加两岁,所以得AB线。OC是表示定倍数的。两线的交点D,纵看得九十三,是祖父的年岁;横看得三十一,是两孙年岁的和。从八十五到九十三有八年,所以得知八年后祖年是两孙年的三倍。
本题的算法,我曾经从一本什么算学教科书上见到的:
[85-(12+3)×3]÷[2×3-1]=(85-45)÷5=8
它的解释是这样:就现时说,两孙共年(12+3)岁,它的三倍便是(12+3)×3,比祖父的年岁还少[85-(12+3)×3],这差出来的岁数,就须由两孙每年比祖父所多加的岁数来填足。两孙每年共加两岁,就三倍计算,共增加2×3岁,减去祖父增加的一岁,就是每年多加(2×3-1)岁,由此便得上面的计算法。
这算法能否由图上得出来,以及本题照前几例的第一种方法是否可解,我们全没有去想,也不好意思去问马先生,因为这好似我们应当用点心自己回答的,只得留待将来了。