数学在其表现最佳时,往往会有惊喜的成分,而我所知道的最简单的例子是下面这个魔术般的演示。
第一步是写下一个三位数。
任何这样的数都可以,只要第一位数字比最后一位数字大2或更多。
现在把你的数逆序,然后将两数相减。最后,将相减的结果与它的逆序数相加。
这样得出的最后答案总是1089(图9)。
1956年,10岁的我第一次在《我是“间谍”年刊》 ( I-SPY Annual )上看到这个戏法(图10)。
图9 1089戏法
图10 很久以前一个激动人心的时刻
尽管这并不完全是“严肃”的数学,但它让我大吃了一惊。
设起始数的各位数字为 a 、 b 和 c ,其中 a - c 大于1。那么这个数实际上是100 a +10 b + c ,将这个数与它的逆序数相减之后,我们得到:
100 a +10 b + c -(100 c +10 b + a )
=100 a +10 b + c -100 c -10 b - a
=99 a -99 c
=99( a - c )
所以,在戏法的第一部分结束时,我们总是会得到一个99的倍数。
不过, a - c 至少等于2,至多等于9,所以在这里99的可能倍数有:
198
297
396
495
594
693
792
891
而当从上往下观察这列数字时,我们会发现第一位数字每增加1,最后一位数字就减少1。
当然,这并不神秘,因为加上一个99就等于加上100再减去1。因此,该列数字中任何数的第一位和最后一位加起来总是等于9。
因此,当我们将这列数字中的任何一个数与它的逆序数相加时——这是“戏法”的最后一部分——我们从第一位得到9个100,从第三位得到9个1,从第二位得到2个90,由此得出:
900+9+180=1089
这个戏法的历史有点奇特。
在1893年的《男孩自己的报纸》( Boy’s Own Paper )中,出现了一个使用英镑、先令和便士的版本!
最后的答案总是12英镑18先令11便士(图11)。
一个有趣的可能性是,这个版本的戏法是由牛津大学的数学家查尔斯·道奇森(Charles Dodgson)发明的——他更为人所知的名字是《爱丽丝梦游仙境》( Alice’s Adventures in Wonderland )的作者刘易斯·卡罗尔(Lewis Carroll)——尽管唯一的证据似乎来自1899年的《刘易斯·卡罗尔图画书》( The Lewis Carroll Picture Book )一书。这是他的侄子编写的,其中将这个戏法描述为:
“这是数字的趣味,我相信是道奇森先生发现的。”
图11 摘自《男孩自己的报纸》
这里1英镑( £ )等于20先令(s),1先令等于12便士(p)
无论如何,这个货币版本似乎早于1089戏法本身。并且直到20世纪50年代初,它一直具有重大影响,不时出现在《威兰的魔法》( Willane’s Wizardry )和《麦克叔叔的儿童时间故事书》( Uncle Mac’s Children’s Hour Story Book )这样一些书中。
1089戏法本身似乎最早出现在1896年劳森·鲍尔(Rouse Ball)的一本趣味数学书的法语版中。现在这本书已经成为经典。书中对这个戏法为何能奏效给出了一个略微不同的解释(图12)。
图12 1089戏法在J.菲茨帕特里克(J. Fitzpatrick)的《古今趣味数学问题》( Recreations et Problemes Mathematiques des Temps Anciens et Modernes ,1896)一书中的形式。在第三步中,为了避免第二个括号为负,将其中的一个100转换成了90+10
我自己一直更喜欢上面的第一种解释,我觉得它更为基本。但是我也很能理解为什么有些人可能更喜欢图12中的那种解释,因为 a 、 b 和 c 在其中都以巧妙的方式抵消了!