趙夢祺 魯嚴(yán)
背著雙肩包,說話輕聲細(xì)語,喜歡黑格爾和《安娜·卡列尼娜》,很難想象這個有些文藝的女生競?cè)皇莻€數(shù)學(xué)學(xué)霸。從小學(xué)開始,她就展現(xiàn)出極強(qiáng)的數(shù)學(xué)天賦,別人覺得艱澀難懂的數(shù)學(xué),反倒是她最熱愛的領(lǐng)域。從初二開始,她對三角形外接圓的正弦定理特別感興趣,開始思考這個定理在多邊形中的推廣形式。經(jīng)過長期不斷的演算和推理,高二時,她將自己的推理整理成“凸多邊形的正弦定理與外接圓存在性判定”,獲得了第19屆“明天小小科學(xué)家”獎勵活動二等獎。她就是王皓寧,南京外國語學(xué)校高三(1)班的一名學(xué)生。說起自己的成長之路,王皓寧說這既是一種“天意”,也是一種興趣。
自己找答案
之所以說王皓寧的成長之路有著“天意”,這還要?dú)w功于其特殊的家庭氛圍。父親是一所高校的數(shù)學(xué)系教授,母親則是一名高中數(shù)學(xué)老師,有著父母的“加持”,王皓寧從小就對數(shù)學(xué)有著別樣的興趣。當(dāng)被問及父母是否會對自己的數(shù)學(xué)功課有著更高的要求,或者對自己的數(shù)學(xué)成績有著更多的在意時,王皓寧表示并沒有,父母總是讓其自由發(fā)展,多探索,多問為什么,自己去尋找答案。
在王皓寧的記憶里,至今還保留著一個溫暖的小故事。那時候上小學(xué),王皓寧對老師講的日晷非常感興趣。于是她背著書包回家問父親,為什么古人可以根據(jù)日光的走向來判斷時間?父親并沒有立即回答她,而是選擇在一個周末,帶她來到一座廢舊的工廠。父親指著工廠煙囪的影子讓王皓寧進(jìn)行觀察,影子隨著太陽的東升西落,有了不同的走向。
在觀察到這樣一個現(xiàn)象后,王皓寧有了自己的總結(jié),原來光照角度會對影子的長短有影響,太陽的走向也改變了煙囪影子的走向。父親肯定了王皓寧的這種解答,而后又告訴她天體物理的運(yùn)動方向,同時教會了她如何計算光線的長短。有了這次戶外實(shí)踐,她深深記住了這一物理原理,也對“自己探索”這一舉動有了一定的成就感。
日晷的名稱是由“日”和“晷”兩字組成。“日”指“太陽”,“晷”表示“影子”,“日晷”的意思為“太陽的影子”。因此,所謂日晷,就是白天通過測日影定時間的儀器。日晷計時的原理是這樣:在一天中,被太陽照射到的物體投下的影子在不斷地改變著,第一是影子的長短在改變,早晨的影子最長,隨著時間的推移,影子逐漸變短,一過中午它又重新變長;第二是影子的方向在改變,因?yàn)槲覀冊诒卑肭?,早晨的影子在西方,中午的影子在北方,傍晚的影子在東方。從原理上來說,根據(jù)影子的長度或方向都可以計時,但根據(jù)影子的方向來計時更方便一些。故通常都是以影子的方位計時。由于日晷必須依賴日照,不能用于陰天和黑夜。因此,單用目晷來計時是不夠的,還需要其他種類的計時器,如水鐘,來與之相配。(中國數(shù)字科技館)
神奇的數(shù)學(xué)世界
在王皓寧看來,數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)也是一個不斷探索的過程,重要的不是結(jié)果,而是過程。“當(dāng)我一頭扎進(jìn)數(shù)學(xué)題里的時候,就好像發(fā)現(xiàn)了一個新世界,通過不斷地計算,發(fā)現(xiàn)這個世界越來越大,越來越廣闊,沒有邊際,漸漸就愛上這樣一個過程?!痹谕躔幍氖澜缋?,數(shù)學(xué)好像是神奇的外太空,每走到一個地點(diǎn),就會有一個新發(fā)現(xiàn),于是就越來越喜歡對這個“新世界”進(jìn)行探索。
對正弦定理產(chǎn)生興趣并開始研究,也是這樣一個過程。初二的一節(jié)數(shù)學(xué)課上,老師講到了三角形外接圓的正弦定理。剛剛接觸到這樣一個定理的時候,王皓寧就產(chǎn)生了一個疑問,三角形的外接圓有正弦定理,那更多邊的幾何圖形的外接圓具有怎樣的性質(zhì)?有了這個疑惑后,她去找老師詢問,但是老師給她的解答是:“目前我們的考試,只需要了解三角形的外接圓定理就可以?!庇谑怯行┦涞耐躔帋?/p>
“是把三角形的正弦定理推廣到一般的凸多邊形的情形,并發(fā)現(xiàn)此時的正弦定理可以判斷一個凸多邊形外接圓存在性,從而說明兩者互為充分必要條件。由于奇數(shù)邊形和偶數(shù)邊形差別較大,我們分情況進(jìn)行了討論,并嘗試降邊數(shù)法,由于奇數(shù)邊形和偶數(shù)邊形互相轉(zhuǎn)化后結(jié)果一致,所以兩種情形本質(zhì)上相同?!敝蓡柣丶仪笾改?。
父母也沒有對她的疑惑給出答案,而是鼓勵她自己去探索,這個正弦定理的公式就像是一粒小種子在王皓寧的心里扎了根。隨著自己數(shù)學(xué)知識的不斷積累,對這個問題的理解也在不斷深入。
直到高一的一節(jié)數(shù)學(xué)課上,王皓寧突然受到了啟發(fā),對一個新的算法的嘗試,讓她覺得可以推導(dǎo)出有外接圓的凸多邊形的類似性質(zhì)。她立刻記下了自己的想法,并欣喜地回家找父母進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)天晚上,父母和她一起對她的想法進(jìn)行演算,并最終認(rèn)可了她的想法:這個推導(dǎo)完全合理,并且很有創(chuàng)新性。
然而,這個過程并沒有結(jié)束。她所得到的有外接圓的凸多邊形的性質(zhì)非常優(yōu)美,對于奇數(shù)邊形和偶數(shù)邊形具有不同的表現(xiàn)形式,但可以通過降邊法統(tǒng)一起來。于是她進(jìn)一步想到,這個性質(zhì)是不是判斷凸多邊形外接圓存在的充分條件呢?經(jīng)過近一年的努力,她終于驗(yàn)證了這個想法,給出了嚴(yán)密證明。而這個結(jié)果,就是她參加“明天小小科學(xué)家”獎勵活動的內(nèi)容。為他人作貢獻(xiàn)
《凸多邊形的正弦定理與外接圓存在性判定》這一論文寫了滿滿17頁紙,總結(jié)了王皓寧3年多的思考。除了對公式的合理性和結(jié)果的創(chuàng)新性的認(rèn)證,在這次的“明天小小科學(xué)家”申報表上,還有關(guān)于選手夢想的問答。
你未來想從事什么職業(yè)?你有什么夢想?你最熱愛和看重的是什么?王皓寧對這些問題都一一進(jìn)行了回答。
本來,在王皓寧的心中,最熱愛和看重的是探索、研究的過程。然而,參加這次活動的過程還是帶給了她很深的觸動。“我在現(xiàn)場看到了很多中科院的老教授,他們都已經(jīng)八九十歲了,走路有點(diǎn)顫顫巍巍的,但是仍然堅持到現(xiàn)場給我們作講座,給我們答疑,講述他們對于科研的理解,分享他們的探索過程。他們的科學(xué)精神感動了我,也讓我想做更多有意義的事。”王皓寧說。
要勇敢追夢,要努力探索,更要為人類和社會的發(fā)展作貢獻(xiàn),現(xiàn)在的王皓寧更加希望自己能夠?qū)?shù)學(xué)所學(xué)應(yīng)用到生活和工作中。即將面臨高考的她定了一個小目標(biāo),希望成為北大或者復(fù)旦數(shù)學(xué)系的學(xué)生,同時她也在心里為未來做好了規(guī)劃,希望自己能夠成為一個為航天事業(yè)或大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)作出貢獻(xiàn)的人。
生活中,她熱愛文學(xué),喜歡讀書,有敏感而文藝的性格,但是她的內(nèi)心也有一顆燃燒的小宇宙,推動她在數(shù)學(xué)的浩瀚星際中馳騁遠(yuǎn)航。