二十五、从比到比例(1 / 1)

“这次我们又要调换一个题目了。”马先生进了课堂就说,“我先问你们,什么叫作‘比’?”

“‘比’就是比较。”周学敏说。

“那么,王有道比你高,李大成比你胖,我比你年纪大,这些都是比较,也就都是你所说的比了?”马先生说。

“不是的,”王有道说,“比是说一个数或量是另一个数或量的多少倍或几分之几。”

“对的,这种说法是对的。不过照前面我们所说过的,若把倍数的意义放宽些,一个数的几分之几和一个数的多少倍,实在没有什么根源上的差别。依照这种说法,我们当然可以说,一个数或量是另一个数或量的多少倍,这就称为它们的比。求倍数用的是除法,现在我们将除法、分数和比,这三项做一个比较,可得下表:

“这样一来,比的许多性质和它的计算法,都可以从除法和分数推出来了。

“比例是什么?”马先生讲明了“比”的意义,略一停顿,看看大家都没有什么疑问,接着提出这个问题。

“四个数或量,若两个两个所成的比相等,就说这四个数或量成比例。”王有道说。

“那么,成比例的四个数,用图线表示,是什么情形?”马先生对于王有道的回答,大概是默许了。

“一条直线。”我想着,比和分数相同,两个比相等,自然和两个分数相等一样,它们应当在一条直线上。

“不错!”马先生说,“我们还可以说,一条直线的任意两点,到纵线和横线的长总是成比例的。这虽然我们现在还没有加以普遍地证明,由前面分数中的说明,无妨在事实上承认它。”接着他又说:

“四个数或量所成的比例,我们叫它作简比例。简比例有几种?”

“两种:正比例和反比例。”周学敏回答。

“正比例和反比例有什么不同?”马先生问。

“四个数或量所成的两个比相等的,叫它们成正比例。一个比和另外一个比的倒数相等的,叫它们成反比例。”周学敏再答。

“反比例,我们暂时放下,单看正比例,你们举一个例出来看。”马先生说。

“如一个人,每小时走六里路,两小时就走十二里,三小时就走十八里。时间和距离同时变大、变小,它们就成正比例。”王有道说。

“对不对?”马先生问。

“对!——”好几个人回答。我也觉得是对的,不过因为马先生既然提出来问,我想着,一定有什么不妥当了,所以没有说话。

“对是对的,不过欠精密一点。”马先生批评说,“譬如,一个数和它的平方数,1和1,2和4,3和9,4和16……都是同时变大、变小,它们成正比例吗?”

“可见得,四个数或量成正比例,不单是成比的两个数或量同时变大、变小,还要所变大或变小的倍数相同。这一点是一般人常常忽略了去的,所以他们常常会乱用‘成正比例’这个词。比如说,圆周和圆面积都是随了圆的半径一同变大、变小的,但圆周和圆半径成正比例,而圆面积和圆半径就不成正比例。”

关于正比例的计算,马先生说,因为都很简单,不再举例,他只把可以看出正比例的应用的计算法提出来。

第一,关于寒暑表的计算。

例一:摄氏寒暑表上的20度,是华氏寒暑表上的几度?

“这题的要点是什么?”马先生问。

“两种表上的度数成正比例。”周学敏回答。

“还有呢?”马先生问。

“摄氏表的冰点是0度,沸点是100度;华氏表的冰点是32度,沸点是212度。”一个同学回答。

“那么,它们两个的关系怎样用图线表示呢?”马先生问。

这本来没有什么困难,我们想一下子,就都会画了。纵线表示华氏的度数,横线表示摄氏的度数。因为从冰点到沸点,它们度数的比是:

(212-32)∶100=180∶100=9∶5

所以,从华氏的冰点F起,依照纵9横5的比画FA线,它就表明它们的关系。

从摄氏20度,往上看得B点,由B横看得华氏的68度,这就是所求度数。用比例计算是:

照四则问题的算法,一般的式子是:

要由华氏度数变成摄氏度数,自然是相似的了:

第二,复名数[25]的问题。

对于复名数,马先生说,不同的制度互化,也只是正比例的问题。例如米、市尺和英尺[26]的关系,若用图116表示出来,那真是一目了然的。——图中的OA表示米,OB表示英尺,OC表示市尺。市尺3尺等于1米,而英尺3尺——1码——比1米还差一些。

第三,百分法。

例一:通常的火药,20磅中,有硝石15磅,硫黄2磅,木炭3磅,这三种原料各占火药的百分之几?

马先生叫我们先把这三种原料各占火药的几分之几计算出来,并且画图表明。这自然是很容易的:

在图117上,OA表示硝石和火药的比,OB表示硫黄和火药的比,OC表示木炭和火药的比。

“将这三个分数的分母都化成一百,各分数怎样?”我们将图画好以后,马先生问。这也是很容易的:

这三个分数,就是A,B,C三点所指示出来的。

“百分数,就是分母固定是100的分数,所以关于百分数的计算,和分数的以及比的计算也没有什么不同。子数就是比的前项,母数就是比的后项,百分率不过是用100做分母时的比值。”马先生把百分法和比这样比较,自然百分法只是比例的应用了。

例二:硫黄80磅可造多少火药?要掺杂多少硝石和木炭?

这是极容易的题目,只要由图上(图117)一看就知道了。在OB上,B1表示8磅硫黄,从它往下看,相当于80磅火药;往上看,A1指示60磅硝石,C1指示12磅木炭。各数变大十倍,便是80磅硫黄可造800磅火药,要掺杂600磅硝石,120磅木炭。

用比例计算,是这样:

火药∶2∶80=20磅∶x磅,x磅=800磅,

硝石∶2∶80=15磅∶x磅,x磅=600磅,

木炭∶2∶80=3∶x磅,x磅=120磅。

若用百分法,便是:

这是求母数。

这都是求子数。

用比例和用百分法计算,实在没有什么两样。不过习惯了的时候,用百分法比较简单一点罢了。

例三:定价4元的书,若加4成卖,卖价多少?

这题的作图法,起先我以为很容易,但一动手,就感到了困难。OA线表示,这,我是会作的。但是,由它只能看出卖价是1元加4角(A1),2元加8角(A2),3元加1元2角(A3)和4元加1元6角(A)。固然,由此可以知道1元要卖1元4角,2元要卖2元8角,3元要卖4元2角,4元要卖5元6角。但这是算出来的,图上却找不出。

我照这些卖价作成C1,C2,C3和C各点,把它们连起来,得直线OC。由OC上的C4看,卖价是3元5角。往下看到OA上的A4,加的是1元。再往下看,原价是2元5角。这些都是合题的。线大约是作对了,不过对于作法,我总觉得不可靠。

周学敏和另两个同学都和我犯同样的毛病,王有道怎样我不知道。他们把这问题去问马先生,他的回答是:

“你们是想把原价加到所加的价上面去,弄得没有办法了。何妨反过来,先将原价表出,再把所加的价加上去呢?”

原价本来已很明白地,在横线上表示得很明白,怎样再来表示呢?原价!原价!我闷了头尽管想。忽然我想到了,要另外表示的,是照原价卖的卖价。这便成为1就是1,2就是2,我就作成了OB线。再把OA所表示的往上一加,就成了OC。OC仍旧是OC,这作法却有了根了。

至于计算法,本题求的是母子和。由图上看得很明白,B1、B2、B3……指的是母数;B1C1、B2C2、B3C3……指的是相应的子数;C1、C2、C3……指的便是相应的母子和。即:

母子和=母数+子数

=母数+母数×百分率

=母数(1+百分率)

一加百分率,就是C1所表示的。在本题,卖价是:

4元×(1+0.40)=4元×1.40=5.6元。

例四:上海某公司货物,照定价加二成出卖。运到某地需加运费五成,某地商店照成本再加二成出卖。上海定价50元的货,某地的卖价多少?

本题只是前题中的条件多重复两次,可以说不很难。但我动手作图的时候,就碰了一次钉子。我先作OA表示20%的百分率,OB表示母数1,OC表示上海的卖价,这些和前题的完全相同,当然一点儿不费力。运费是照卖价加五成的,我作OD表示50%的百分率以后,却迷住了,不知怎样将这五成运费加到卖价OC上去。要是去请教马先生,他一定要说我“六窍皆通”了。不只我一个人,大家都一样,一边用铅笔在纸上画,一边低着头想。

母数!母数!对于运费说,上海的卖价不是就成了母数吗?“天下无难事,只怕想不通”。这一想通了,真是再便当不过。将OD所表示的百分率,加到OB所表示的母数上去,得OE线,它所表示的便是成本。

把成本又作母数,再加二成,仍然由OC线表示,这就成了某地的卖价。

是的!50元(OP1),加二成10元(P1A1),上海的卖价是60元(P1C1)。

60元作母数,OP2加运费五成30元(P2D1),成本是90元(P2E1)。

90元作母数,OP3加二成18元(P3A2),某地的卖价是108元(P3C2)。

算法,不用说是很容易的。将它和图对照起来,真是有趣味极了!

例五:某市用十年前的物价做标准,物价指数是150%。现在定价30元的物品,十年前的定价是多少?

“物价指数”,这是一个新鲜名词,马先生解释道:

“简单地说,一个时期的物价对于某一定时期的物价的比,叫作物价指数。不过为了方便,作为标准的某一定时期的物价,总算是一百。所以,将物价指数和百分比对照,一定时期的物价,便是母数;物价指数便是1加百分率;现时的物价便是母子和。”

经过这样一解释,我们已懂得本题是知道了母子和,同着1加百分率,求母数。

先作OB表示1加百分率,150%。再作OA表示1,即100%。

从纵线30那一点,横看到OB线得B点。由B往下看得20元,就是十年前的物价。

算法是这样:

30元÷150%=20元。

这是由例三的公式可推出来的:

母数=母子和÷(1+百分率)。

例六:前题,现在的物价比十年前的涨了多少?

这自然只是求子数的问题了。在图中(图120)OA线表示的是100%,就是十年前的物价。所以,A1B表示的10元,就是所涨的价。因为PB是母子和,PA1是母数,PB减去PA1就是子数。求子数的公式很明白地是:

子数=母子和-母子和÷(1+百分率)

例七:十年前定价20元的物品,现在定价30元,求所涨的百分率和物价指数。

这个题目,是从例五变化出来的。作图(图120)的方法当然相同,不过顺序变换一点。先作表示现价的OB,次作表示十年前定价的OA,从A1向下截去A1B的长得C1。连OC1,得直线OC,它表示的便是百分率:

PC1∶OP=10∶20=50%。

至于物价指数,就是100%加上50%,等于150%。

计算的公式是:

例八:定价15元的货物,作七折出卖,卖价多少?减去多少?

大约是这些例目比较简单的缘故,我们没有一个人感到什么困难。一方面,不能不说是,由于马先生的详加指导,使我们见着题目,已知道找寻它的要点了。一连这几题,差不多都是我们自己做的,很少倚赖马先生。

本题和例三,只这里是减,那里是加,这一点不同。先作表示百分率(30%)的线OA,又作表示原价1的线OB。由PB减去PA得PC,联结OC,它所表示的就是卖价。CB和PA相等,都表示减去的数量。

图上表示得很明白,卖价是10元5角(PC),减去的是4元5角(PA或CB)。

在百分法中,这是求母子差的问题。由前面的说明,公式很容易得出:

在本题,就是:

15元×(1-30%)=15元×0.70=10.5元。

例九:八折后再六折和双七折哪一种折去的多?

图中的OP表示定价。OA表示八折,OB表示七折,OC表示六折。

OP八折成PA1。将它作母数,就是OP1。OP1六折,为P1C1。

OP七折为PB1。将它作母数,就是OP2。OP2再七折,为P2B2。

P1C1比P2B2短,所以八折后再六折比双七折所折去的较多。

例十:王成之照定价扣去二成买进的脚踏车,一年后折旧五成卖出,得32元,原定价是多少?

这也不过是多绕一个弯的问题。

OS1表示第二次卖价32元。OA表示折去五成。OP1,64元,就是王成之的买价。用它作子数,即OS2,原主的卖价。

OB表示折去二成。OP,80元就是原定价。

因为求母数的公式是:

母数=母子差÷(1-百分率)。

所以算法是:

32元÷(1-50%)÷(1-20%)

第四,单利息。

“100元,一年付10元的利息,利息占本金的百分之几?”马先生写完了标题问。

“百分之十。”我们一起回答。

“这百分之十,叫作年利率。所谓单利息,是利息不再生利的计算法。两年的利息是多少?”马先生问。

“20元。”一个同学回答。

“三年的呢?”

“30元。”周学敏。

“十年的呢?”

“100元。”仍是周学敏。

“付利息的次数,叫作期数。你们知道求单利息的公式吗?”

“利息等于本金乘以利率再乘以期数。”王有道回答。

“好!这就是单利息算法的基础。它和百分法有什么不同?”

“多一个乘数——期数。”我回答。我也想到它和百分法没有什么本质的差别,本金就是母数,利率就是百分率,利息就是子数。

“所以,对于单利息,我们用不到多讲,画一个图就可以了。”马先生说。

图也一点不难画,因为无论从本金或期数说,利息对它们都是定倍数(利率)的关系。

图中,横线表示年数,从1到10。

纵线表示利息,从0到120元。

本金都是100元。

表示利率的线共十二条,依次是从年利1厘[27]、2厘、3厘……到1分、1分1厘和1分2厘的。

这表的用法,马先生说,并不只限于检查本金100元十年间,各年照所标利率的利息。

本金不是100元的,可由它推算出来。

例一:求本金350元,年利6%,7年间的利息。

本金100元,年利6%,7年间的利息是42元(A)。本金350元的利息便是:

年数不止十年的,也可由它推算出来。并且把年数看成期数,则各种单利息都可由它推算。

例二:求本金400元,月利2%,三年的利息。

本金100元,利率2%,十期的利息是20元,六期的利息是12元,三十期的是60元,所以三年(共三十六期)的利息是72元。

本金400元的利息是:

利率是图上没有的,仍然可由它推算。

例三:本金360元,半年一期,利率14%,四年的利息怎样?

利率14%可看成12%加2%。半年一期,四年共八期。本金100元,利率12%,八期的利息是96元,利率2%的是16元,所以利率14%的利息是112元。

本金360元的利息是:

这些例子都是很简明的,真是“运用之妙,存乎其人”了!

[25]复名数:含有两个或两个以上同类计量单位名称的名数,如1米15厘米。

[26]1市尺约为0.33米,1英尺约为0.30米。

[27]1厘即1%。