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灵验的“八阵图”

百科漫谈 138

前言:

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"山不在高,有仙则名;水不在深,有龙则灵",这是唐朝大诗人刘禹锡写的《陋室铭》里的千古名句。东邻日本有个名不见经传的小寺,叫吉野寺。它居然也深得此中三昧,以其"灵验"的"八阵图"闻名遐迩。

吉野寺地处深山,下有穷谷,"江流有声、断岸千尺",风景清幽绝伦。该寺的老方丈曾赴镇江甘露寺朝山进香,从而对"周郎妙计安天下,赔了夫人又折兵"的种种典故念念不忘。

后来,这位老方丈又溯江而上,到鱼腹浦参拜诸葛孔明留下的八阵图遗迹,大受启发,归国后就设计出一个也叫做"八阵图"的玩意儿。

每当游客们游遍寺中各个风景点,恋恋不舍地准备离开时,吉野寺的和尚都要请游客玩玩这个游戏。主持其事的大和尚先请游客任意书写8个数字,排成一个"八阵图",比如

然后,他把这些数字四个、四个地分成两组,捉对相乘,并进行加减。说具体些便是:第一次是一、二列为一组,三、四列为另一组,分别构成二阶行列式,两式相乘后取正号;第二次是一、三列为一组,二、四列为另一组,两式相乘后取负号;第三次是一、四列一组,二、三列为另一组,两式相乘后取正号。最后,把这3个数加起来,即

旅游者来自世界各国,并非等闲之辈,这种简单的二阶行列式运算,岂有不懂之理。即使真有个别挥金如土的"大腕"、"大款",肚子里墨水很少,不懂"行列式"为何物,经老和尚大发慈悲,略微指点一下,也就大彻大悟地开窍了。使他们惊奇的是,不论这8个数取何值,排法怎样,结果总是得出0(0的谐音为"灵",象征前程似锦、大吉大利)来。

我们知道,一般求神问卜、测字算命,总是有吉有凶,得上上签者笑容满面,得下下签者痛哭流涕;而这个"八阵图"竟能使人人皆大欢喜,不能不令人叹服!

有个来自上海的打工仔对此事半信半疑。此人熟读《三国演义》,吴国太在甘露寺相亲之事,他可以说得一字不差,而且还能背出许多著名的诗句。例如:

吴蜀成婚此水浔,明珠步幛屋黄金;

谁将一女轻天下,欲换刘郎鼎峙心。

二阶行列式的运算是

小伙子暗自寻思:一般人都只是在八阵图中填一些自然数或有理数,因为相互抵冲,所以得出0来。如果我填上无理数,甚至超越数如 e 、π等,它们之间不能相互抵冲,我倒要看看这戏法还灵不灵?

于是,他写出了下列八阵图:

与之相应的运算是:

八阵图太神了!

看到结果,小伙子惊愕万分、半晌无语。不久,几位到日本开会的学者偶然路经该寺,看了表演之后不禁跃跃欲试。

甲说:"哪里有模式,哪里便有代数思想,这不是英国学者卡洛尔的观点吗?我倒要试试。"

乙说:"我看这个把戏是拉格朗日恒等式的二维情况,一定可以用空间解析几何的办法加以证明。"

沉默寡言的丙终于开腔了。他是研究线性代数的,早已看破其中的奥秘:"何必想得太复杂,只要应用拉普拉斯定理,对一个特殊结构的四阶行列式加以展开就行了!"接着,他拿出一张纸在上面写起来:

很明显,等式的左边一定等于零(这里涉及到四阶行列式的知识:四阶行列式中若有两行完全相同,则值必为零)。于是,谜题终于被揭破了。

读后感

以上内容来自著名数学家谈祥柏的《数学营养菜》。

我们来看一个经常见到的数字方阵。

把它当作行列式来计算:

二阶行列式展开有两项,三阶行列式展开有六项,n阶行列式展开有n!项。

这是一个三阶行列式,可以按第一行进行拉普拉斯展开:

计算结果是零。

也可以按对角线法则展开:

计算结果也是零。

因为它的第一列和第三列的和与第二列成比例,因此它的值是零。

拉普拉斯在1772年的论文中给出了行列式展开的一般形式,称为拉普拉斯定理。

科学尚未普及,媒体还需努力。感谢阅读,再见。

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