说起来,数学这东西,有时候就像剥洋葱,看着特简单一个问题,你往里头一钻,嘿,能挖出不少门道来。比如那个,“几乘几乘几等于215?”。 初听上去,哎呀,不就是找三个数嘛,乘起来是215不就行了?简单!但真要较真儿,这个“几”,到底指什么?整数?小数?随便什么数都行?这可就大不一样了。
我头一回琢磨这种问题,大概是在某个无聊的午后,纸笔闲着也是闲着。脑子里忽然蹦出这么个数——215。不小不大的一个数。我想,要是三个整数相乘等于它,会是哪几个呢?这是最直观的“几”的理解方式吧?咱们从小到大接触乘法,首先想到的可不就是整数嘛。
要找三个整数,得先看看215这个数本身有什么因数。因数嘛,就是能整除它的数。215的个位数是5,那肯定能被5整除。215 ÷ 5 = 43。好,现在我们知道,215至少可以拆成 5 × 43。
咦,43是个什么数?掰着手指头数数看,它能不能被2、3、5、7、11……这些小点的质数整除?43不是偶数,所以不能被2整除。各位数字加起来是7,不能被3整除。个位数不是0也不是5,不能被5整除。43除以7等于6余1,不能被7整除。43除以11等于3余10,不能被11整除。再往上试试,13?17?19?你会发现,43除了1和它本身,没别的因数了。哎呀,原来43是一个质数!
所以,215的质因数分解就是 5 × 43。这就很有意思了。如果我们非要找三个整数相乘,而且这三个数里不能有1的话,那根本就找不到!因为215的质因数只有两个:5和43。你只有两个积木,搭不成三个。
但是!题目说的是“几乘几乘几”,没说这“几”必须是大于1的整数啊!它也没说这“几”必须是不同的数。那1当然也能算数啦。数学里,1可是个万能的“胶水”,也是个神奇的“隐形人”。
好了,有了1这个利器,我们再来看怎么凑出三个整数。215 = 5 × 43。我们手里有5和43这两个基本的“砖块”。怎么塞进第三个空里去呢?把1放进去!
第一种塞法:把1单独拿出来一个位置。剩下两个位置呢?就是那俩基本的“砖块”:5和43。所以,我们可以有 1 × 5 × 43。你看,1乘以5再乘以43,结果正好是215。漂亮!这是最明显的一组整数解了。
还有别的凑法吗?当然有。1可是能“复制”的。你甚至可以把两个1放进去!那剩下那个位置呢?当然就是把所有的因数都打包给它,也就是215本身!所以,我们还有 1 × 1 × 215。这组也对啊,1乘以1再乘以215,结果还是215。
所以,如果限定是整数的话,不考虑数字的顺序(因为乘法有交换律,5×1×43和43×5×1是一回事儿),其实本质上就这两组整数解: {1, 5, 43} 和 {1, 1, 215}。要是考虑顺序嘛,{1, 5, 43} 可以排列组合出好几种(1,5,43; 1,43,5; 5,1,43; 5,43,1; 43,1,5; 43,5,1,一共6种)。而 {1, 1, 215} 因为有两个1一样,排列组合就少一些(1,1,215; 1,215,1; 215,1,1,一共3种)。加起来一共9种排列方式的整数解。
但话说回来,“几乘几乘几等于215”,这个“几”真的只能是整数吗?如果出题的人没特别强调,那它也可以是小数,可以是分数,甚至可以是那些带根号的、圆周率π、自然对数的底e那种有点儿“神秘”的实数啊!
一旦我们打开非整数的世界,那这扇门可就宽敞得没边儿了,简直就是一片解的“大海”!你想想看,找三个数 a, b, c,让 a × b × c = 215。我们现在不限制它们必须是整数了。
这种情况下,答案有多少个?无穷多个!没错,无限解!
怎么理解这个无限解呢?很简单。你随便挑一个数作为第一个“几”,比如,就选2吧。那问题就变成 “2 乘 几 乘 几 等于 215”。也就是说,后面那两个数乘起来得等于 215 ÷ 2 = 107.5。好,现在你有两个未知数了,乘积是107.5。你再随便挑一个数作为第二个“几”,比如,就选个小数,3.14 (你看,π都出来了)。那问题又变成了 “2 乘 3.14 乘 几 等于 215”。最后一个“几”是谁呢?它就必须是 215 ÷ (2 × 3.14) = 215 ÷ 6.28。算一下,215除以6.28……嗯,大概是34.2356…这么一个数。你看,这不就找到一组非整数解了吗: 2 × 3.14 × (215 / 6.28) = 215。
我可以随便换第一个数,换第二个数,只要它们乘起来不等于零(毕竟任何数乘以零都等于零,没法等于215),我总能找到第三个数,让等式成立。
比如,我选第一个数是1000。第二个是0.1。那前两个数乘起来就是100。第三个数就必须是 215 ÷ 100 = 2.15。瞧,1000 × 0.1 × 2.15 = 215。又一组!
我甚至可以选第一个数是根号2 (√2),第二个是根号5 (√5)。那前两个数乘起来是根号10 (√10)。第三个数就得是 215 除以根号10,也就是 215/√10。这组解就是 √2 × √5 × (215/√10) = 215。这些可都不是规规矩矩的整数啦。
所以,从数学的严谨性来说,当问题没有附加任何限制条件的时候,“几乘几乘几等于215”的答案是无限多的。只要你随便选两个非零的数 a 和 b,第三个数 c 就唯一确定地是 215 / (a × b)。这 a 和 b 可以是任何实数(除了零),它们有无穷多个选择,所以组合出来的 (a, b, c) 自然也有无穷多个。
你看,一个看似简单得不能再简单的小问题,背后其实藏着好几层意思。如果是在小学里问,老师可能就期待你回答 {1, 5, 43} 或者 {1, 1, 215} 这些整数解。但如果是在更广阔的数学世界里看,那答案可就海了去了。
这就像我们看世界一样,有时候盯着一个点看,觉得就那么回事儿,清清楚楚。但要是把目光放远点,放到更广阔的背景里,忽然就发现,原来还有这么多可能性,这么多之前没注意到的细节和联系。那个“几”,不再仅仅是1、5、43、215这些有限的整数,它可以是连续不断的实数轴上的任何一点。三个这样的点,只要乘积对了,就都是问题的解。
所以下次再听到这种问题,不妨多想一层。它是在问整数吗?还是问所有的实数解?不同的理解,会引出完全不同的答案数量级:有限的几个,还是无限的广阔。这不单单是数学上的区别,也是一种思维方式的区别——我们愿意把问题框定在最熟悉的范围内,还是愿意去探索更宽更远的边界。对于“几乘几乘几等于215”这个问题,两种答案都对,关键在于你“看”到哪一层。而对我来说,能看到这无限的可能性,本身就是一种乐趣。