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3/14 國際數學日—遊記心得

作者:霧島悠樹│2021-03-16 17:12:51│巴幣:1,028│人氣:704


3月14日是國際數學日
國立臺灣科學教育館舉辦數學日的活動,設置許多數學體驗攤位,顛覆一般認定數學好難的刻板印象,算是寓教於樂,向大眾推廣數學的活動,對象是一般社會大眾,大多以好玩為主,雖然這些背後有些也是有艱深的數學原理,但不懂也無妨,多數還是以有趣容易讓大小朋友接觸為主。畢竟要讓大眾能接受嘛。




而我剛好有時間,就來欣賞看看
大約一點半到,人還蠻多的,眾多的小朋友與相應的家長們,和成群的國中生以及一些高中生和社會人士等。


以下隨拍各攤位,太簡單的童玩類就不特別拍與介紹了

碎形四面體,以謝爾賓斯基碎形三角形拼湊而成
很漂亮吧,做成實體真的不容易


渾身解數 — 數學攤位體驗:面積儀量 π

生活中隨處可見各種規則與不規則的平面區域,
如何透過儀器與簡單的計算丈量出這些平面區域面積的大小呢?
這時你需要一台能讀出面積的「面積儀」!
歡迎大家一同回到19世紀,看看當時如何丈量平面區域面積!

面積儀(Planimeter),又稱作求積儀。只要使用儀器上的探針沿著紙上的圖形繞一圈,便能量測出該圖形的面積。歷史上第一台面積儀於1814年由赫曼(Johann Martin Hermann)發明,但廣泛流傳使用的面積儀則是於1854年瑞士數學家阿穆斯勒(Jacob Amsler)改良的機型,透過改用極座標測量角度與距離的變化,使得操作者更方便使用。

台師大團隊做的,現場有工作人員教導如何操作,怎麼算面積等,還要好好說明操作流程,感覺蠻辛苦的


旁邊有寫原理,不妨看看吧,這應該是比較好理解的


耐點心看,懂點微積分是可以讀懂的,但小朋友玩完應該還是一頭霧水吧XD




肥皂泡中的數學

回憶小時候曾經吹出的泡泡,為何最後總是變成圓球狀?
將金屬線彎成某些線圈後,浸入肥皂水再取出時,肥皂膜的長相是什麼?

肥皂膜還可以再生成出什麼不可思議的曲面呢?
而這些肥皂膜有什麼共同的特性或是可用數學刻畫的性質?

讓我們透過實際體驗與觀察的方式介紹普拉托問題 (Plateau’s Problem) 並分享這兩百多年來數學家如何用微分幾何解決這個問題並解釋這些現象。

這不是拋物線也不是雙曲線喔
是懸鏈線


彰師大的李國瑋教授辦的攤位,真的熱血,還特別北上來擺攤位,向大眾推廣數學的美好,讓大家知道微分幾何的厲害!

比起上面的面積儀,這個要懂就更難了,雖然兩個我都覺得在場的人應該沒幾位真的懂其原理,大多數人應該還是玩玩肥皂泡泡就滿意,至於背後的原理不會想去深究,也沒能力去了解,需要的先備知識太多了,畢竟多數都是小朋友,玩玩就差不多,不過有些高中生、大學生或許真的會因為這樣而去研究一下微分幾何吧。



兩點就去中央舞台看舞台劇了

舞台劇:玫瑰的數字
你不知道的統計學家-南丁格爾

本音樂劇以南丁格爾於克里米亞戰爭期間,於斯庫塔利(Scutari)戰地醫院的史實為基底,講述南丁格爾透過數據分析,先是將英軍死亡率從原本的42.7%大幅下降至 2.2%,並開發出玫瑰圖,以資料視覺化的方式,向國會證明惡劣的醫療體系對英軍死 亡率的巨大影響,進而帶動整個護理界的革命。

(借用科教館提供的照片)

我站的比較後面,拍的畫質很差,還請見諒
南丁格爾是最右邊的那位,中間為醫生、左邊為另一位護士,背後的背景會切換,此圖為南丁格爾的玫瑰圖

老實說,超乎預期的精彩,利用誇張的台詞與動作,不斷穿插唱歌的橋段吸引人目光。能夠理解當時戰亂死傷多麼慘重,醫療體系的崩潰且無人能改善,南丁格爾護士看不下去,想調查背後原因,統計人們的死亡原因、死亡地點等數據,最後才發現數字背後的真相,才改善醫院的環境,成功降低不斷攀高的死亡率。也讓世人知道統計學的重要,最終改變世界。

很成功的舞台劇,以傳達知識的角度來說,這或許是最成功的,應該說最能夠讓大眾了解,要讓人深刻明白一件事情,最好的方式就是說故事,而不是講什麼大道理、搞證明,因為人類思考用的是故事。這種故事能夠激發人們的感性,聽聞這樣的故事,大多數人都能夠吸收理解其傳達的意思,就是統計學的重要。相信在座的小朋友應該能理解吧。




再來是洪萬生教授的簡短演講
很常在數學科普的書籍上看到這位教授寫的推薦,今天終於見到本人啦

不過才講短短十幾二十分鐘,略為可惜



之後便是重頭戲
萬人投針實驗

BUFFON's NEEDLE 布豐投針實驗 喬治-路易勒克萊爾,布豐伯爵(Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon)是十八世紀著名的博物學家,其所著《自然通史》36卷加上死後由弟子完成的8卷是當代的百科全書,幾乎囊括當時歐洲所有與自然界相關的知識,布豐的思想影響深遠,後來的達爾文和拉馬克也受其啟發。1777年,布豐發表了一份有趣的機率分析,成為幾何機率論的創始者,他好奇
「丟一根針在畫了等間距的橫線上,針與線相交的機率是多少?」
.............. 這樣的機率也能算嗎?

布豐的研究成果指出,如果針的長度 a 短於等寬橫線的間隔 b ,則答案是 2a/πb
和傳統機率不同的地方在於,傳統機率考慮的是有限的機率空間,藉由計算某事件發生的次數來評估機率,比方說投擲一顆公正的六面骰子,僅有六種不同的結果,出現每一種結果的機率皆為 1/6。幾何機率面對的挑戰是無窮的機率空間,例如此處針投擲於紙上所呈現的針線狀態,結果就有無窮多種,因此,傳統機率採用的計數方法就不再適用。

對許多人而言,布豐推導出 2a/πb 這個答案已經相當有趣。然而,直到 1812 年,另一位知名的數學家皮爾-賽門·拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace)在他的《機率論》一書中賦予了「布豐投針」另一層意義:

「我們只要把針丟在紙上,就能估算出 π 的值。」


現場會拿到這個L夾和材料包 (就是一堆竹籤

時間一到大家一起丟竹籤


之後工作人員蒐集數據,等待他們統計結果

過段時間有統計結果,可到這網站看看:萬人實驗計畫

現場意外地準...雖然是將誤差修正過的
反而是全國的不那麼準

活動主要強調的是趣味性和其背後的理論認知,其實很少人真的把針丟在紙上來逼近圓周率,而且也不實際,用其他方法估計可能都比較方便,這個方法好玩居多。


至於為什麼?其實真的可以證明,這邊暫不特別細講。
請看維基百科:布豐投針問題



此時距離四點的魔數表演還有約二十分鐘吧,我趁這段空檔,去看了科教館的常設展,想說都來了,不看白不看,待在下面乾等也不是,就盡快看看有什麼好玩的,花了70元買優待票,果然學生就是有特權XD

趕到六樓去看有數學的部分,但大多都是這類九連環等益智遊戲,



老實說數學部分蠻少的,其他樓層的物理、化學都做得有聲有色,相較之下有點遜色

看看化學的部分是多麼科幻感



趕在四點下去舞台,欣賞莊惟棟老師的魔「數」工作坊
都跟數學有關的魔術表演

不過我記不太得有什麼表演了,印象最深刻的是他拿出一本記載圓周率小數點後一萬位的書,然後請台下的人說出自己的生日,他能夠迅速地指出是在哪一頁,而且都答對,自稱是都背下來了

但我想信是有什麼規律吧,我不覺得是真的背了一萬位,一定有什麼訣竅才對。



總結:
很好的活動,讓大眾能夠好好接觸數學

或許不能理解其奧妙,或許對他們來說太難了,但也不失為一種樂趣
至少讓許多大小朋友願意在那邊聽與玩,我覺得是成功的。

搞不好有哪位小朋友,因為這樣而對數學有興趣,有熱情
哪天成為數學系的人才,成為數學家,也很不錯啊



原本還想趕在當天打完的,發現來不及就算了
過了兩天才慢慢打完,

數學之路永無止境,慢慢探索吧


引用網址:https://home.gamer.com.tw/TrackBack.php?sn=5097091
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留言共 5 篇留言

wow
數學家背了一萬位數字 我是覺得一點都不奇怪 假設他是數論或代數專業的 那我更不意外

03-16 17:19

霧島悠樹
真的嗎,我猜是有什麼規律吧,當然也是有可能03-16 17:48
wow
之前上代數課 教授說她參加研討會時 一些學者都能背出一些很大的群的order 滿可怕的

03-16 17:55

霧島悠樹
猛耶,但仔細想想好像也不奇怪,都有人能背出詩、歌等等了,這個有人背也合理03-16 23:20
銅五核仁
說不定那個說生日的是托xd
看著看著也好想去玩ㄛ 可惜沒在南部開

03-16 20:09

霧島悠樹
是"托" 什麼托?
明年應該也會有,南部要查看看會不會辦什麼活動,之前高雄科工館就有超越數學的展覽03-16 23:25
這是我想要的
感覺很豐富
活動有兩天
你兩天都有參加嗎?

03-16 23:16

霧島悠樹
我只去3/14那天而已,兩天的話我會都寫進去
第一天的科普劇跟短講感覺都蠻有趣的,算是我會想去看看
但有事加上會比較累就挑比較有興趣的3/14去03-16 23:37
費玟
「托」就是樁腳啦 雖然印象中是大陸用語...

06-10 11:42

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