數學與詩歌本不是一家,數學是抽象思維活動,詩詞是闡述心靈的文學藝術,但有些詩與數學聯姻,把數字嵌入詩中,裝點了詩詞的國度,讓詩詞多了一種氣質和風情;當我們在吟讀詩詞時,提高文學修養,學會解題,淬鍊思想。魏爾斯特拉斯說過,一個沒有幾分詩人才能的數學家決不會成為一個完全的數學家。中國古人也十分喜歡寓數學題於古詩詞之中。
1.中國古代數學專著中詩歌問題
《算法統宗》是一本通俗實用的數學書,也是將數字入詩代表作。這本書由明代程大位花了近20年完成,他原本是一位商人,經商之便搜集各地算書和文字方面的書籍,編成一首首的歌謠口訣,將枯燥的數學問題化成美妙的詩歌,讀來朗朗上口。程大位還有一首類似二元一次方程組的飲酒數學詩:「肆中飲客亂紛紛,薄酒名醨厚酒醇。醇酒一瓶醉三客,薄酒三瓶醉一人.共同飲了一十九,三十三客醉顏生.試問高明能算士,幾多醨酒幾多醇?」
這首詩是說,好酒一瓶,可以醉倒3位客人;薄酒三瓶,可以醉倒一位客人。如果33位客人醉倒了,他們總共飲下19瓶酒。試問:其中好酒、薄酒分別是多少瓶?
書中還有這麼一題:
甲趕群羊逐草茂,乙拽肥羊一隻隨其後,戲問甲及一百否?
甲雲所說無差謬,若得這般一群湊,再添半群小半群(小彪群就是四分之一群),
得你一隻來方湊。玄機奧妙誰猜透?
著名《孫子算經》中有一道「物不知其數」問題。這個算題原文為:「今有物不知其數,三三數之剩二,五五數之剩三,七七數之剩二,問物幾何?」這個問題流傳到後世,有過不少有趣的名稱,如「鬼谷算」「韓信點兵」等。程大位用詩歌形式,寫出了數學解法:「三人同行七十稀,五樹梅花廿一枝,七子團圓月正半,除百零五便得知。」這首詩包含著著名的「中國剩餘定理」。
除此,朱世傑的《四元玉鑑》《或問歌錄》共有十二個數學問題,都採用詩歌形式提出。如第一題:「今有方池一所,每面丈四方停。葭生兩岸長其形,出水三十寸整。東岸蒲生一種,水上一尺無零。葭蒲稍接水齊平,借問三般怎定?」在元代有一部算經《詳明算法》內有關於丈量田畝求法:「古者量田較潤長,全憑繩尺以牽量。一形雖有一般法,惟有方田法易詳。若見渦斜並凹曲,直須裨補取為方。卻將黍實為田積,二四除之畝法強。」
2.中國古代詩歌中數學問題
比如:
巍巍古寺在山林,不知寺內幾多僧。
三百六十四隻碗,看看周盡不差爭。
三人共食一碗飯,四人共吃一碗羹。
請問先生明算者,算來寺內幾多僧?
這是清代詩人徐子云將數學的「抽象」與詩詞「形象」結合在一起,創作出這首數學詩,詩句的意思是「巍巍古寺在山林,不知寺內多少僧。364隻碗,看看周盡不差爭。3人一碗飯,四人一碗羹求僧數?」「周盡不差爭」意思是很準確,碗數就這樣,一點也不差。這一道代數題,初中生只要稍動腦筋就能求解。
宋代的文學家蘇軾,不但詩詞寫得精彩,中國畫也畫得好。傳說有一位廣東的狀元,名叫倫文敘,為蘇軾畫的《百鳥歸巢圖》題了一首奇怪的詩:
天生一隻又一隻,三四五六七八隻。鳳凰何少鳥何多,啄盡人間千萬石。
畫的標題中說是「百鳥」;題詩中卻不見「百」字蹤影,似乎只管數鳥兒有多少只:一隻,又一隻,三、四、五、六、七、八隻,數到八就結束,開始發表感想了。畫中的鳥兒,究竟是100隻呢,還是8隻?
要解開這個謎,可以把詩中關於鳥兒只數的數字寫成一行:1 1 3 4 5 6 7 8
這些數合在一起,與100有沒有關係呢?
通過觀察,發現可以用這些數組成一個算式,計算結果恰好等於100:
1+1+3×4+5×6+7×8=100。
原來,詩中的第二句不能讀成「三、四、五、六、七、八隻」,而應該讀成
三四、五六、七八隻。
其中的「三四」、「五六」、「七八」,都是兩數相乘,得數分別是12、30和56。連同上句的1隻、又1隻,全部加起來,隱含著總數是「百」。
3.西方人也喜歡把詩歌作為數學問題的載體。
著名的「蓮花問題」(平平湖水清可鑑,面上半尺生紅蓮;出泥不染亭亭立,忽被強風吹一邊,漁人觀看忙向前,花離原位二尺遠;能算諸君請解題,湖水如何知深淺?)原記載於印度古代約公元600年的數學家婆什迦羅第一部著作《阿耶波多曆書注釋》中。到12世紀,印度另一位著名數學家婆什迦羅第二次在他的名著《麗羅娃提》中重新闡述了這一問題,只將高出水面的1/4尺改為1/2尺,並用歌謠的形式記載下來,使蓮花問題 成為幾何定理應用的典型問題之一。14世紀印度另一位數學家納拉亞訥也在著作中記述過類似的問題。
古希臘著名的數學家丟番圖在臨死前為自己寫下一首數學詩性質的墓志銘:「過路的人! 這兒埋著丟番圖的骨灰.下面的數字可以告訴您,他一生究竟有多長?他一生的1/6享受童年的幸福, 1/12是無憂無慮的少年.再過去1/7的年程,他建立了美滿溫馨的家庭. 5年後兒子出生,不料兒子竟在父親臨終前4年喪生,年齡不過父親享年的一半,悲痛之中度過了風燭殘年.請您算一算,我活多少歲才見死神面?」
可見,詩歌完美地詮釋了數學的意境,是對數學富有詩意的刻畫;而數學也為詩歌增添了不一樣的意想,二者相融相通。