有一个广为流传的故事,说著名数学家高斯有一个懒惰的老师 。所谓老师是想让孩子忙起来,好让他午睡,于是让全班同学把数字1加到100 。
高斯回答他:5050 。计算速度很快,老师的怀疑是作弊 。高斯当然没有!手动将1加到100是愚蠢的 。高斯发明了一个公式来避免这个问题:
下面分享一些关于这个成绩的解释,真正直观的理解一下 。对于这些例子,我们将把1加到10,然后看看它如何应用到1到100(或1到任何数) 。
1:匹配数字 。
配对数字是解决这个问题的常用 。不要将所有数字都写在一列中,而是按如下方式将它们括起来:
1 2 3 4 5
10 9 8 7 6
一个有趣的模式出现了:每个专栏的红豆博客总和是11 。随着上排数字的增加和下排数字的减少,各列之和保持不变 。
因为1和10(我们的n)配对,所以可以说每一列都有(n+1) 。我们有多少对,我们有2个相等的行,我们有n/2对 。
这是上面高斯的公式 。
奇数项怎么办?
啊,我很高兴你提到它 。如果我们把数字1到9相加呢?我们没有偶数的物品来配对 。
让我们把数字1加到9,而不是从1开始,让我们从0开始计数:
0 1 2 3 4
9 8 7 6 5
通过从0开始计数,我们得到一个“附加项”(总共10个),所以我们可以得到偶数行 。然而,我们的公式看起来会有所不同 。
请注意,由于0和9是分组在一起的,所以每列之和是N(而不是N+1);和以前一样);我们在2行中有n +1个项目,总共(n+1)/ 2对(而不是在2行中正好有n个项目,总共n/2对) 。如果您插入这些数字,您将得到:
和前面的公式一样!同一个公式对奇数和偶数都有效!
2:涂两条线 。
上面的 是有效的,但是你对奇数和偶数有不同的处置 ,需要分别处置 。有没有更好的办法?是的 。
让我们把它们写成两行,而不是绕圈子:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
请注意,我们有10对,每对加起来是10+1,每列的总数是11 。
以上所有数字的总和是
但是我们只想要一行的和,不是两行 。所以我们把上面的公式除以2得到:
【将数字1加到100的几种技巧从1加到100的快速】
这很酷(像数字线一样酷) 。适用于奇数或偶数的相同项目!
3:做一个长方形 。
这是解释旧配对的新 。不同的解释对不同的人更有效,但我更喜欢这个解释 。假设我们用豆子(用X表示)代替写数字 。我们想在2到3个豆子中加入1个豆子…一直到5个豆子 。
当然,我们可以选择10个或100个豆子,但5个也行 。我们如何计算三角形中豆子的数量?
嗯,总和明显是1+2+3+4 +5 。不过还是区别对待吧 。假设我们镜像三角形(我将应用镜像bean“o & quot;),然后翻转一下:
很酷吧 。变成一个矩阵团队 。请看矩阵的最下面一行 。它有五个X和一个O 。在前一行中,1个X(共4个)减少,1个O(共2个)增加 。就像配对一样,一边在增长,一边在减少 。
现在解释一下:我们总共有多少颗豆子?这是矩形的面积 。
我们有n行(我们没有改变矩形中的行数),我们的聚合的宽度是(n+1)个单位,因为1“o & quot;所有的“x & quot都是成对的 。
请注意,这一次,我们不管n是奇数还是偶数,总面积的公式是一样的 。如果n是奇数,则每行的项目数是偶数(n+1) 。
但是,我们当然不要总面积(X和红豆博客O的个数),只要X的个数,既然我们把X翻倍得到O,那么X本身只占总面积的一半:
我们又回到了原来的公式 。同样,三角形中x的个数= 1+2+3+4+5,或者1到n的和 。
技巧4:平均
我们都知道
平均值=总数/数量
我们可以把它改写成
总数=平均数*数量
所以,我们来算一下总和 。如果我们有100个数字(1…100),那么显然我们有100个项目 。
要得到平均值,请注意所有数字都是均匀分布的 。每一个大数字的另一端都有一个小数字 。我们来看一个小插曲:
1 2 3
平均值为2 。2已经在中间了,1和3 & quotOffset”,所以它们的平均值是2 。
对于偶数个项目
1 2 3 4
2到3之间的平均值是2.5 。
注意,在这两种情况下,平均值的最左边是1,而最右边是n,因此,我们可以说所有聚合的平均值实际上只是1和n: (1+n)/ 2的平均值 。
把它放在我们的公式里 。
看啊!我们有第四种方式来思考我们的公式 。
为什么这很有用?
三个原因:
1)快速添加数字可能对预测有用 。
请注意,该公式扩展为:
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