科学,包括物理、化学、天文、生物等,与人类日常生活紧密相连,扮演着不可或缺的角色。物理学支配着自然界的基本运动规律,力热声光电磁构成了现代科技的基础,也直接影响着我们的日常生活,如电力照明、通讯技术等。化学支配着物质的构成与变化,它与我们的衣食住行息息相关。天文学支配着宇宙的运行,生物学支配着生命的奥秘。
数学则作为科学的语言,渗透在物理、化学、生物等各个学科之中,它支配着我们的逻辑思维和精确计算。从日常生活中的购物结算、时间管理,到科技领域的工程设计、数据分析,所有这些都离不开数学的支撑。看似与日常生活没有多少关联的数学,却在暗地里支配着我们的每一天。
煮咖啡看似简单,实则蕴含复杂的数学原理,尤其是通过建模研究液体中微小颗粒的运动,对数学家而言仍是一大挑战。然而,对于普通人来说,我们更关心的可能是如何调配咖啡粉和水的比例以得到理想的浓度。
将咖啡粉与水的比例设定为1∶10可以煮出浓郁的咖啡,而1∶16则较为清淡。比例的妙处在于,只需确保咖啡粉和水使用相同的质量单位,那咖啡的浓度都将保持一致。例如,要调配1∶13的咖啡,即1克咖啡粉配13克水,这显然不好称量。我们只需要放大比例中的数字,比如乘以20,就变成了20克咖啡粉配260克(毫升)水,这既便于操作,又能保持咖啡的浓度不变。如果选用定量的小勺子和容量合适的咖啡壶,整个过程将更为简便。通过这种方法,我们可以轻松享受每天一杯香浓的咖啡,为接下来繁忙的一天充电。
年轻人都很关注身体健康和身材管理,如何保持好的身材,如何科学减肥,这跟数学也大有关系。
减肥最重要的是做好能量摄入和能量消耗之间的平衡。一个人每日摄入的能量,女性约为2000大卡,男性为2500大卡,实际需求量则受生活方式、性别、体重、身高和年龄等多种因素影响。我们可以通过米福林公式来计算个人的基础代谢率(BMR),即一天中维持身体基本功能所需的最低卡路里量:
女性 BMR (大卡 / 天) = 体重(千克)×10 + 身高(厘米)× 6.25 - 年龄(岁)×5 - 161
男性 BMR (大卡 / 天) = 体重(千克)×10 + 身高(厘米)× 6.25 - 年龄(岁)×5 + 5
用BMR乘以一个反映生活方式的指数就能得到我们每天需要的全部卡路里。如果你一天完全没有体力活动,这个指数就是1.2;如果你是职业运动员或者体力劳动者,这个指数就会在2以上。若要通过节食减肥,就要确保每日摄入量小于算出来的这个量。假设我们的目标是减掉5千克,那该是怎么个吃法呢?每克体脂的热量大约是7.7大卡,所以5千克体脂的热量为5000×7.7=38500大卡。假设每天减少500大卡的热量摄入(这也是业内人士一般推荐的量),减掉5千克就需要38500÷500=77天。不幸的是,体重的减轻会让身体储存卡路里的效率变高,所以实际所需时间很可能要比这个久。总之,按照这样的吃法,坚持3个月左右就能减重5千克。
除了控制饮食,增加运动量也是减肥的有效方式——燃烧你的卡路里!走路每分钟消耗约4大卡,跑步则每分钟消耗约13大卡。同样以3个月减掉5千克体脂为例,每天要走近两个小时,或者跑步半个小时。燃脂之战不仅关乎饮食控制,还涉及运动策略的制定与执行,通过精准计算卡路里摄入与消耗,结合合理的运动强度与时间,我们才可以更有效地实现减肥目标。
你是部门领导,现在有个岗位急需招一个人。人力部门推荐了20名经历相似、简历优秀的候选人,但由于时间紧迫,你无法逐一面试。若随机选择,选中最佳雇员的概率仅为5%;若全部面试,概率同样为5%,且耗时巨大。如何寻找一种更高效的方法来增加招到至少不错的雇员的概率呢?
有一个策略是先面试一批淘汰样本。你可以通过面试一部分人,对所有面试者的能力有一个大概的认知。这批人一个都不录用,但在之后的面试中,一旦你发现某个人比淘汰样本里的每个人都优秀,那么他尽管未必是最适合的人选,也至少是很适合的人选。
淘汰样本的人数不能过小,也不能过大:如果过小,你很难选到合适的人;如果过大,最佳人选就有更大的可能出现在淘汰样本中。想最大可能地为你的岗位找到最佳人选,一定要把淘汰样本取得不大不小刚刚好。事实上,通过数学计算,我们可以得到选中最佳人选的概率与淘汰样本大小的关系:
当给定20个人时,选择7个人(总人数的37%)作为淘汰样本,选中最佳人选的概率最高,有38.4%。这个例子还可以推广到其他场景,在类似的情况下——不管是选服务员或其他雇员,还是在一群约会对象里选择未来的伴侣——你应该先和其中37%的人见个面聊聊,接下来完全不管他们,继续见下去,直到遇见一个比前面的人都好的,然后就选他。这就是在做决策时常用的37%法则。
数学在我们生活中远不止这些应用,在各种平凡的场景中,数学都在不经意地影响着我们的思考和行为,比如如何优化路线以减少交通拥堵、如何在限定条件内实现利润最大化、如何通过博弈提高复杂情况下的决策效率……知道这些事情背后的数学原理,就等于掌握了快乐生活的智慧密码。
学好数学,走遍天下都不怕!