ریاضی را حرف بزن · سالهای آخر مدرسه
خواندن کسرِ مجموعها
عبارتهای بلند، عبارتهای کوتاهِ تودرتو هستند. یاد بگیر خط کسر، پرانتز یا سیگمای بزرگ کجا شروع و کجا تمام میشود، آنوقت بلندترین خط به چند گام کوچک به ترتیب درست تبدیل میشود.
پیشنویس: نوشتهٔ یک دستیار هوش مصنوعی؛ هنوز معلمی آن را بررسی نکرده است.
الفبا
هر نماد را همانطور که زیرش نوشته شده بلند بخوان.
- بخوان: تمام a + b بر تمام c + dیعنی: خط کسر مثل یک جفت پرانتز عمل میکند: هر چه بالای آن است یک بلوک است و هر چه پایین آن است بلوکی دیگر.
- بخوان: a منهای، در پرانتز، b منهای، در پرانتز، c منهای dیعنی: پرانتزهای تودرتو از درون به بیرون خوانده میشوند: اول درونیترین. منفی جلوی پرانتز علامت همهٔ اجزای داخل آن را عوض میکند.
- بخوان: مجموع، برای i از ۱ تا n، از a i ضرب در b iیعنی: دامنهٔ یک مجموع روی حاصلضربها ادامه دارد و در اولین جمع یا تفریق بعدی تمام میشود: اینجا کل حاصلضرب a i b i جمع زده میشود.
- بخوان: مجموع a i، و بعد بهاضافهٔ bیعنی: بعد از علامت جمع، مجموع تمام شده است. اینجا b یک بار و بیرون از مجموع اضافه میشود. برای افزودن b بهازای هر i باید پرانتز گذاشت.
- بخوان: حد، وقتی n به بینهایت میل میکند، از مجموع a i برای i تا nیعنی: اول مجموع برای n ثابت، بعد حد وقتی n بزرگ میشود. همان n که در مجموع هست در حد حرکت میکند.
- بخوان: حاصلضرب، برای i از ۱ تا n، از a iیعنی: مثل سیگما، ولی جملهها در هم ضرب میشوند. یک صفر کل حاصلضرب را صفر میکند.
- بخوان: مجموع روی i از ۱ تا m از مجموع روی j از ۱ تا n از a i jیعنی: دو حلقه: i حلقهٔ بیرونی است و j حلقهٔ درونی که سریعتر میگردد. با هم همهٔ درایههای یک جدول m در n را جمع میزنند.
- بخوان: a تقسیم بر b، بعد بهاضافهٔ cیعنی: خط مورب در یک سطر از جمع قویتر است: اول تقسیم، بعد جمع. برای تقسیم بر یک مجموع، آن را داخل پرانتز بگذار.
داستان: نه گام کوچک
روی هر سطر بزن تا کلمههایش را ببینی.
- یک مجموع بزرگ حلقهای است به شکل کوتاه. برای i از ۱ تا ۴، i را جمع بزن: ۱۰.
- دامنه میتواند بلندتر باشد. بهجای آن i² را جمع بزن: ۳۰.
- جایی که دامنه تمام میشود مهم است. بدون پرانتز، ۱ یک بار بعد از مجموع اضافه میشود: ۱۱. با پرانتز، ۱ بهازای هر i اضافه میشود: ۱۴.
- خط کسر یک جفت پرانتز است. تمام بالا بر تمام پایین: سههفتم.
- در یک سطر، خط مورب اول تقسیم میکند. برای تقسیم بر مجموع پرانتز لازم است: ۵ در برابر ۳.
- پرانتزهای تودرتو: از درون به بیرون. ۴ منهای ۱ میشود ۳؛ ۳ منهای ۳ میشود ۰؛ ۲ منهای ۰ میشود ۲.
- دو حلقه. برای i برابر ۱، j مقدارهای ۱ و ۲ و ۳ را میدهد: ۶. برای i برابر ۲، دو برابر آن: ۱۲. روی هم ۱۸.
- همان حلقه با علامت حاصلضرب: ۲۴.
- آخر، حدِ مجموعها: نیم، ربع، یکهشتم و همینطور ادامه. هر قدر ادامه دهیم، مجموع به ۱ نزدیکتر میشود.
این داستان با کلمهها ۷۴۷ حرف است؛ با نمادها ۱۵۱.
بخوانش
چه میگوید؟
بنویسش
کدام نمادنویسی همین را میگوید؟
تمام ۱ + ۲ تقسیم بر تمام ۳ + ۴.
برای i از ۱ تا ۴، i² را جمع بزن.
برای i از ۱ تا ۴، i را جمع بزن، سپس ۱ را به مجموع اضافه کن.
برای هر i از ۱ تا ۴، مقدار i + ۱ را جمع بزن.
۱۲ تقسیم بر مجموع ۳ + ۱.
۲ منهای پرانتز: ۳ منهای پرانتز ۴ منهای ۱.
حاصلضرب عددهای ۱ تا ۵.
برای هر i از ۱ تا ۲ مقدار i ضرب در j را روی j از ۱ تا ۳ جمع بزن؛ روی i هم جمع بزن.
مجموع یک بر ۲ به توان i، برای i از ۱ تا n، وقتی n بیکران میشود.
نیم تقسیم بر ربع.
میانگین x۱ تا x n: مجموعشان تقسیم بر n.
توانهای ۲ را از ۲ به توان ۰ تا ۲ به توان n جمع بزن.
۶ بر ۲، و بعد ۱ اضافه میشود.
بسازش
کاشیها را به ترتیب بزن. یکی از کاشیها اضافه است.
۱۲ تقسیم بر مجموع ۳ + ۱.
برای i از ۱ تا n، i را جمع بزن.
برای هر i از ۱ تا n، i + ۱ را جمع بزن.
i را برای هر i جمع بزن، سپس ۱ را یک بار بیرون از مجموع اضافه کن.
حاصلضرب عددهای ۱ تا n.
حد، وقتی n بزرگ میشود، از مجموع a i برای i تا n.
۲ منهای پرانتز ۳ منهای ۱.
چالشها
معماهای خلاقانهای که همهٔ نمادهای این فصل را به کار میبرند. عجله نکن؛ ساعتی در کار نیست.
1 مجموع روی یک جدول
یک جدول از تیکها: a_ij برابر ۱ است اگر خانهٔ سطر i و ستون j تیک داشته باشد، وگرنه ۰. هر خط را داوری کن.
| ✓ | ✓ | ✓ | ||
| ✓ | ✓ | |||
| ✓ | ✓ |
تیک یعنی a_ij = ۱؛ نبودن تیک یعنی a_ij = ۰.
سطر اول سه تیک دارد؛ ستون دوم دو تیک؛ کل جدول هفت تیک (نه هشت). مجموع با a_۲۲ بیرون از آن ۲ + ۱ = ۳ میشود، ولی اگر a_۲۲ را داخل پرانتز بگذاری، سه بار اضافه میشود: ۲ + ۳ = ۵.
2 مجموعهای جزئی بالا میخزند
S_n را مجموع «۱ بر ۲ به توان i» برای i از ۱ تا n بگیر. سطرها n هستند و ستونها آستانهها. هر خط را داوری کن.
| ✓ | ||||
| ✓ | ✓ | |||
| ✓ | ✓ | |||
| ✓ | ✓ | ✓ |
تیک یعنی S_n دستکم برابر عدد ستون است.
S_n برابر ۱ منهای «۱ بر ۲ به توان n» است، یعنی ۰٫۵ و ۰٫۷۵ و ۰٫۸۷۵ و ۰٫۹۳۷۵. هرگز به ۱ نمیرسد، ولی هر قدر بخواهی به آن نزدیک میشود؛ حد همین را میگوید.
3 حاصلضرب یعنی «همهشان»
درایهها ۰ یا ۱ هستند. حاصلضرب درایهها فقط وقتی ۱ است که همهٔ درایهها ۱ باشند. هر خط را داوری کن.
| ✓ | ✓ | ✓ | |
| ✓ | ✓ | ||
تیک یعنی a_ij = ۱؛ نبودن تیک یعنی a_ij = ۰.
حاصلضرب روی یک سطر فقط برای سطر پر (سطر اول) برابر ۱ است. حاصلضرب سه مجموع سطری ۰ است، چون سطر آخر تیک ندارد. مجموع ستونها ۲ و ۱ و ۲ است و حاصلضربشان ۴ است، نه ۶.
4 پنج کسر
هر خط را به آنچه میگوید وصل کن.
روی یک سطر بزن، بعد روی معنایش.
جای خط کسر و آنچه بالا و پایین آن است همهچیز را تعیین میکند. خط کسر یک جفت پرانتز دور صورت و مخرج است.
5 یک خط، چند خوانش
هر خط را به مقدارش وصل کن.
روی یک سطر بزن، بعد روی معنایش.
در یک سطر، خط مورب اول تقسیم میکند و پرانتز ترتیب را عوض میکند. در پرانتزهای تودرتو از درون به بیرون کار کن.
6 سیگما تا کجا میرسد؟
هر خط را به مقدارش وصل کن.
روی یک سطر بزن، بعد روی معنایش.
بدون پرانتز، دامنه در اولین جمع تمام میشود. توان داخل دامنه هر i را به توان میرساند؛ توان بیرون کل مجموع را.
7 چهار عملگر بزرگ
هر خط را به آنچه میگوید وصل کن.
روی یک سطر بزن، بعد روی معنایش.
سیگما جمع میکند، پی ضرب میکند، lim به انتهای دور نگاه میکند و سیگمای دوتایی دو حلقه است، اول بیرونی.
8 یکی که یک بار اضافه میشود
این باید بگوید: برای i از ۱ تا ۴، i را جمع بزن و بعد ۱ را یک بار به مجموع اضافه کن. مقدار ۱۱ است. یکی از کاشیها غلط است.
روی کاشیِ غلط بزن.
پرانتز ۱ را به داخل دامنه میبرد و چهار بار اضافه میشود (مقدار ۱۴). بدون پرانتز ۱ یک بار بعد از مجموع اضافه میشود.
9 جمع کسرها
این باید بگوید: نیم بهاضافهٔ یکسوم برابر پنجششم است. یکی از کاشیها غلط است.
روی کاشیِ غلط بزن.
لغزشِ «صورتها را جمع کن، مخرجها را جمع کن» جواب دوپنجم میدهد، ولی نیم بهاضافهٔ یکسوم مخرج مشترک میخواهد: سهششم بهاضافهٔ دوششم برابر پنجششم.
10 از درون به بیرون
این باید بگوید: ۲ منهای پرانتز ۳ منهای پرانتز ۴ منهای ۱. یکی از کاشیها غلط است.
روی کاشیِ غلط بزن.
از درون به بیرون: ۴ − ۱ = ۳، بعد ۳ − ۳ = ۰، بعد ۲ − ۰ = ۲. مقدار −۴ از حذف پرانتزها میآید.
11 دو حلقه، یک مجموع
این باید بگوید: برای i از ۱ تا ۲ و j از ۱ تا ۳، i ضرب در j را جمع بزن. یکی از کاشیها غلط است.
روی کاشیِ غلط بزن.
سطر i برابر ۱: ۱ + ۲ + ۳ = ۶؛ سطر i برابر ۲: ۲ + ۴ + ۶ = ۱۲؛ جمعاً ۱۸. مقدار ۹ از جمع جدای i و j میآید.
12 کدام حرف حرکت میکند؟
این باید بگوید: حد، وقتی n بزرگ میشود، از مجموع «۱ بر ۲ به توان i» برای i از ۱ تا n. یکی از کاشیها غلط است.
روی کاشیِ غلط بزن.
جمله باید به شمارندهٔ i وابسته باشد. با «۱ بر ۲ به توان n» یک عدد n بار جمع میشود و مجموع رفتار دیگری دارد.
13 دو مجموع، یک تفریق
هر مجموع را بخوان، بعد کم کن. مقدار چقدر است؟
مجموع اول ۱ + ۴ + ۹ + ۱۶ = ۳۰ است، دومی ۱۰. اختلافشان ۲۰ است.
14 برجی از کسرها
از درون به بیرون کار کن. مقدار چقدر است؟
۱ + نیم = سهدوم؛ یک بر سهدوم = دوسوم؛ ۱ + دوسوم = پنجسوم؛ یک بر پنجسوم = سهپنجم.
15 مجموعی که تا میشود
پرانتز کل تفاضل را داخل دامنه میبرد. مقدار چقدر است؟
هر جمله نیمی از همسایههایش را حذف میکند: (۱ − نیم) + (نیم − یکسوم) + (یکسوم − یکچهارم) + (یکچهارم − یکپنجم) = ۱ − یکپنجم = چهارپنجم.
16 تکههای ریز بسیار
هر جمله به صفر میل میکند، ولی با بزرگ شدن n تعدادشان بیشتر میشود. حد چیست؟
برای هر n، مجموع n جمله از «یک بر n» است: دقیقاً ۱. حد مقدار ثابت ۱ برابر ۱ است، نه ۰.
17 حاصلضربی که تا میشود
چهار عامل را در هم ضرب کن. مقدار چقدر است؟
عاملها نیم، دوسوم، سهچهارم و چهارپنجماند؛ هر صورت مخرج بعدی را حذف میکند و یکپنجم میماند.
18 میانگین
میانگین x۱ تا x n برابر مجموعشان تقسیم بر n است. آن را بهصورت فرمولی برای x بار بنویس.
یک راه:
هر دو شکل درست است؛ مهم این است که مجموع فقط x_i را میگیرد و تقسیم بر n است.
19 همهٔ درایهها
مجموع همهٔ درایههای جدول a با m سطر و n ستون را بنویس.
یک راه:
دو حلقه هر خانه را یک بار میپوشانند. برای جدول متناهی ترتیب دو سیگما مجموع را عوض نمیکند.
20 پرانتز زیر خط کسر
۱۰ منهای پرانتز ۷ منهای ۳، همه تقسیم بر ۲، برابر ۳ است. آن را بنویس.
یک راه:
خط کسر بالا را گروه میکند و پرانتز درونی ۷ − ۳ = ۴ اول حساب میشود: (۱۰ − ۴) تقسیم بر ۲ برابر ۳.
21 نیمها تا ابد
وقتی n بزرگ میشود، مجموع «۱ بر ۲ به توان i» برای i از ۱ تا n به ۱ میرسد. آن را با حد بنویس.
یک راه:
مجموعهای جزئی نیم و سهچهارم و هفتهشتم و … همیشه کمتر از ۱ هستند ولی هر قدر بخواهی نزدیک میشوند.
22 یک خط کد
در یک سطر بنویس: ۱۲ تقسیم بر مجموع ۳ + ۱.
یک راه:
خط مورب از جمع قویتر است، پس مجموع پرانتز میخواهد. بدون پرانتز «۱۲ / ۳ + ۱» یعنی ۵.
فصل تمام شد. این نمادها حالا مال تو هستند.
داستان خودت را بگو
یک عبارت بلند از خودت با یک کسر، یک مجموع و یک پرانتز بنویس. سپس به ترتیب بلند بگو اول چه را حساب میکنی، دوم چه را و سوم چه را.
فقط روی همین دستگاه نگه داشته میشود.