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二 怎样具体地表示数量以及两个数量间的关系

学习一种东西,首先要端正学习态度。现在一般人学习只是用耳朵听先生讲,把讲的牢牢记住,用眼睛看先生写,用手照抄下来,也牢牢记住。这正如拿着口袋到米店去买米,付了钱,让别人将米倒在口袋里,自己背回家就完事一样。把一口袋米放在家里,肚子就不会饿了吗?买米的目的,是把它做成饭,吃到肚子里,将饭消化了,吸收生理上所需要的营养,将不需要的污秽排泄出去。所以饭得煮熟,吃掉,消化了,养料得吸收了,污秽得排出去。就算买的是饭,饭是别人喂到嘴里去的,但进嘴以后的一切工作只有靠自己了。学校的先生所能给予学生的只是生米和煮饭的方法,最多是饭,喂到嘴里的事就要靠学生自己了。所以学习是要把先生所给的米变成饭,自己嚼,自己消化,自己吸收,自己排泄。教科书要成为一本教科书,必须有必不可少的材料,先生给学生讲课也有少不来的话,正如米要成米有必不可少的成分一样,但对于学生不是全有用处,所以读书有些是用不到记的,正如吃饭有些要排出来一样。

上面说的是学习态度的基本——自己消化、吸收、排泄。怎样消化、吸收、排泄呢?学习和研究这两个词,大多数人都在乱用。读一篇小说,就是在研究文学,这是错的。不过,对学习和研究的态度应当一样。研究应当依照科学方法,学习也应当应用科学方法。所谓科学方法,就是从观察和实验中收集材料,加以分析、综合整理。学习也应当如此。要明了“的”字的用法,必须先留心各式各样含有“的”字的句子,然后比较、分析……

算学,就初等范围说,离不开数和量,而数和量都是抽象的,两条板凳和三支笔是具体的,“两条”“三支”以及“两”和“三”全是抽象的。抽象的,按理说是无法观察和实验的,然而为了学习,我们不妨开一个方便法门,将它们具体化。昨天我4岁的小女儿跑来向我要5个铜板,我忽然想要测试她认识数量的能力,便先只给她3个铜板。她说只有3个,我便问她还差几个。于是她把左手的五指伸出来,右手将左手的中指、无名指和小指捏住,看了看,说“差两个”。这就是数量的具体表示的方便法门。这方便法门,不仅是小孩子学习算学的基础,也是人类建立全部算学的基础,我们所用的不是十进数吗?

用指头代替铜板,当然也可以用指头代替人、马、牛,然而指头只有十个,而且分属于两只手,所以第一步就由用两只手进化到用一只手,将指头屈伸着或做出种种形状以表示不同的数。可是如果数大了仍旧不便。好在人是吃饭的动物,这点聪明还有,于是进化到用笔涂点子来代替手指,到这一步自然能表示更多的数了。不过点子太多也难一目了然,而且在表示数和数的关系时更不方便,有必要将它改良。

既然可以用“点”来作具体地表示数的方便法门,当然也可以用线段来代替“点”。严格地说,画在纸上,“点”和线段其实是一样的。用线段来表示数量,第一步很容易想到这两种形式:—, ……和|,||,|||……这和“点”一样不方便,应该再加以改良。第二步,何妨将这些线段连结成为一条更长的线段,成为竖的 或横的 呢?本来用多长的线段表示1,这是个人的绝对自由,任何法律也无法禁止。所以只要在纸上画一条长线段,再在这线段上随便作一点算是起点零,再从零开始,依次取等长的线段便得1, 2, 3, 4…

这是数量的具体表示的方便法门。

有了这方便法门,算学上的四个基本法则都可以用画图来计算了。

(1)加法——这用不着说明,如图2-1所示,便是5+3=8。

图2-1 加法

(2)减法——只要把减数反向画就行了,如图2-2所示,便是8 - 3 = 5。

图2-2 减法

(3)乘法——本来就是加法的简便方法,所以和加法的画法相似,只需所取被乘数的段数和乘数的相同。不过有小数时,需参照除法的画法才能将小数部分画出来。如图2-3所示,便是5 × 3 = 15。

(4)除法——这要用到几何画法中的等分线段法。如图2-4所示,便是15 ÷ 3 = 5。

图2-3 乘法

图2-4 除法

图中表示除数的线是任意画的,画好以后,便从0起在上面取等长的任意三段01,12,23,再将3和15连起来,过1画一条线和它平行,这线正好通过5,5就是商数。图中的虚线210是为了看起来更清爽画的,实际没有必要。

看懂四则运算的基础画法了吗?现在再来看两个数的几种关系的具体表示法。

两个不同的数量若是同时画在一条线段上,是要弄得眉目不清的。假如这两个数量根本没有什么瓜葛,那就自立门户,各占一条路线好了。若是它们多少有些牵连,要同居分炊,怎么办呢?正如学地理的时候,我们要明确一个城市在地球上什么地方,得知道它的经度和纬度一样。这两条线一是南北向,一是东西向,自不相同。但若将这城市所在地的经度画一张图,纬度另画一张图,那成什么体统呢?画地球是经、纬度并在一张图上,表示两个不同而有关联的数,现在正可借用这个办法。

用两条十字交叉的线,每条表示一个数量,那交点就算是共同的起点0,这样来源相同,趋向各自的法门,倒也是一件有趣的事。

(1)差一定的两个数量的表示法,如图2-5所示。

例一: 兄13岁,弟10岁,兄比弟大几岁?

图2-5 例一图解

用横的线段表示弟的年龄,竖的线段表示兄的年龄,他俩差3岁,就是说兄3岁的时候弟才出生,因而得 A 。但兄13岁的时候弟10岁,所以竖的第十条线和横的第十三条是相交的,因而得 B 。由这图上的各点横竖一看,便可知道:

(Ⅰ)兄几岁(例如5岁)时,弟若干岁(2岁)。

(Ⅱ)兄、弟年龄的差总是3。

(Ⅲ)兄6岁时,是弟年龄的两倍。

……

(2)和一定的两数量的表示法,如图2-6所示。

例二: 张老大、宋阿二分15元,张老大得9元,宋阿二得几元?

图2-6 例二图解

用横的线段表示宋阿二得的钱数,竖的线段表示张老大得的钱数。张老大全部拿了去,宋阿二便两手空空,因得 A 点。反过来,宋阿二全部拿了去,张老大便两手空空,因得 B 点。由这线上的各点横竖一看,便知道:

(Ⅰ)张老大得9元的时候,宋阿二得6元。

(Ⅱ)张老大得3元的时候,宋阿二得12元。

……

(3)一数量是另一数量的一定倍数的表示法,如图2-7所示。

例三: 一个小孩子每小时走2里 路,3小时走多少里?

图2-7 例三图解

用横的线段表示里数,竖的线段表示时数。第一小时走了2里,因而得 A 点。第二小时走了4里,因而得 B 点。由这线上的各点横竖一看,便可知道:

(Ⅰ)3小时走了6里。

(Ⅱ)4小时走了8里。 q7Aeydh5B5JgMHPkZS7vsCYomXBFgZAGtP6d7ty3VaoQk47J27aS9C/N36p96QdH

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