“昨天讲的最后三个例子,你们总没有忘掉吧!——若是这样健忘,那就连吃饭、走路都学不会了。”马先生一走进门,还没立定, 笑嘻嘻地这样开场。大家自然只是报以微笑。于是马先生口若悬河地开始这一课的讲演。
昨天的最后三个例子,图上都是一条直线,各条直线都表出了两个量所保有的一定关系。从直线上的任意一点,往横看又往下看,马上就知道了,合于某种条件的甲量是什么,乙量便是怎样。如图 7,合于每小时走二里这条件,4小时便走了8里,5小时便走了10里。
当然,这种图,对于我们很有用。比如说,你有个弟弟,每小时可走六里路,他离开你出门去了。你若照样画一张图,他离开你后, 你坐在屋里,只要看看表,他走了多久,再看看图,就可以知道他离你有多远了。倘若你还清楚这条路沿途的地名,你当然可以知道他已到了什么地方,还要多长时间才能到达目的地。倘若他走后,你突然想起什么事,需得关照他,正好有长途电话可用,只要沿途有地点可以和他通电话,你岂不是很容易找到打电话的时间和通话的地点吗?
这是一件很巧妙的事,已落了中国旧小说无巧不成书的老套。古往今来,有几个人会碰巧遇见这样的事?这有什么用场?你也许要这样扳差头。然而这只是一个用来打比方的例子,照这样推想,我们一定能够绘制出一幅地球和月亮运行的图吧。从这上面,岂不是在屋里就可以看出任何时间段地球和月亮的相互位置吗?这岂不是有了孟子所说的“天之高也,星辰之远也,苟求其故,千岁之日至,可坐而致也”那副神气吗?算学的野心,就是想把宇宙间的一切法则,统括在几个式子或几张图上。这就是它的“全体大用”。
现在看来,这似乎是犯了夸大狂的说法,姑且丢开,转到本题。算术上计算一道题,除了混合比例那一类以外,总只有一个解答,这解答靠昨天所讲过的那种图,可以得出来吗?
当然可以,我们不是能够从图上看出张老大得九块钱的时候,宋阿二得的是六块钱吗?
不过,虽然这种办法对于这样简单的题目可以得出来,但遇见较复杂的题目时,就很不便当了。比如将题目改成这样:
张老大、宋阿二分十五块钱,怎样分法,张老大才能比宋阿二多得三块?
当然我们可以这样老老实实地去把解法找出来:张老大拿十五块的时候,宋阿二一块都拿不到,相差的是十五块。张老大拿十四块的时候,宋阿二可得一块,相差的是十三块……这样一直看到张老大拿九块,宋阿二得六块,相差正好是三块,这便是解答。
这样的做法,即使是对于这个很简单的题目,也需做到六次,才能得出答案。较复杂的题目,或是题上数目较大的,那就不胜其烦了。
而且,这样的做法,实在和买彩票差不多。从张老大拿十五块, 宋阿二得不着,相差十五块,不对题;马上就跳到张老大拿十四块, 宋阿二得一块,相差十三块,实在太胆大。为什么不看一看,张老大拿十四块九角,十四块八角……乃至于十四块九角九分九九九……的时候怎样呢?
喔!若是这样,那还了得!从十五到九中间有无限的数,要依次看去,人寿几何?而且比十五稍稍小一点儿的数,谁看见过它的面孔是圆的还是方的?
老老实实的办法,就不是办法!人是有理性的动物,变戏法要变得省力气、有把握,才会得到看客的赞赏呀!你们读过《伊索寓言》吧?里面不是说人学的猪叫比真的猪叫,更叫人满意吗?
所以找算术上的解法必须更巧妙一些。这样,就来讲交差原理。
照昨天的说法,我们无妨假设,两个量间有一定的关系,可以用一条线表示出来。——这里说假设,是虚心的说法,因为我们只讲过三个例子,不便就冒冒失失地概括一切。其实,两个量的关系,用图线(不一定是直线)表示,只要这两个量是实量,总是可能的。——那么像刚刚举的这个例题,既包含两种关系:第一,两个人所得的钱的总和是十五块;第二,两个人所得的钱的差是三块。当然每种关系都可画一条线来表示。
所谓一条线表示两个数量的一种关系,精确地说,就是:无论从那条线上的哪一点,横看和竖看所得的两个数量都有同一的关系。
假如,表示两个数量的两种关系的两条直线是交叉的,那么,相交的地方当然是一个点,这个点便是一子双挑了,它继承这一房的产业,同时也继承另一房的产业。所以,由这一点横看竖看所得出的两个数量,既保有第一条线所表示的关系,同时也保有第二条线所表示的关系。换句话说,便是这两个数量同时具有题上的两个关系。
这样的两个数量,不用说,当然是题上所要的答案。试将前面的例题画出图来看,那就非常明晰了。
第一个条件,“张老大、宋阿二分十五块钱”,这是两人所得的钱的和一定,用线表出来,便是 AB。
第二个条件,“张老大比宋阿二多得三块钱”,这是两人所得的钱的差一定,用线表出来,便是 CD。
AB和CD相交于E,就是E点既在AB上,同时也在CD上,所以两条线所表示的条件,它都包含。
图 8
由E横看过去,张老大得的是九块钱;竖看下来,宋阿二得的是六块钱。
正好,九块加六块等于十五块,就是 AB 线所表示的关系。而九块比六块多三块,就是 CD 线所表示的关系。
E点,毫无疑问正是本题的解答。
“两线的交点同时包含着两线所表示的关系。”这就是交差原理。顺水推舟,就这原理再补充几句。
两线不止一个交点怎么办?
那就是这题不止一个答案。不过,此话是后话,暂且不表出,以后连续的若干次讲演中都不会遇见这种情形。
两线没有交点怎样? 那就是这题没有解答。没有解答还成题吗?
不客气地说,你可以认为这题不通;客气一点儿,你就说,这题不可能。所谓不可能,就是指照题上所给的条件,它所求的答案是不存在的。
比如前面的例题,第二个条件,换成“张老大比宋阿二多得十六块钱”,画出图来,两直线便没有交点,如图 9。事实上,这非常清晰,两个人分十五块钱,无论怎样,不会有一个人比另一个人多得十六块的。只有两人暂时将它放着生利息,连本带利到了十六块以上再来分,然而,这已超出题目的范围了。
图 9
教科书上的题目,是著书的人为了帮助学习的人练习编造出来的,所以,只要不是排错,都会得出答案。至于到了实际生活中,那就不一定有这样的好运。因此,注意题目是否成立,假如不成立,解释这不成立的理由,都是学习算学的人应当做的工作。