題解裏先把收斂的值設為y,而由於根號內,y的形式重複出現,於是就成了另一個y。留意到取n為主項,則可試出y最大為多少。當中有個小步驟,也可以留意一下,為什麼n=y(y-1)時,右方的有理數y也必然是整數?有興趣的讀者可以想想。

題目裏有「收斂」這個詞,簡言之就這算式計出來,有固定的有限數值。平常牽涉無限項相加的算式,未必時刻都可以有個固定的數值,比如1+2+3+…,要是有限項時,固然有公式,但若果是無限項,就會變成無窮大,沒什麼固定的有限數值。

收斂這個詞,在數學的延伸部分裏,是極限那一課的,就是代表有極限的意思。通常會把這題目裏的算式,理解為一個數列,當中第1項為y1= n,第2項為y2= n+ n,如此類推,普遍有yn+1= n+yn。以這數列的極限,為算式的數值。若果想多些了解,現代數學對於極限的理解,就可以看些數學分析的書。

由小學時學加法,到加很多項怎樣做巧算,再到套公式計算一些等差數列總和,到無限項的和,這個發展就漸漸開拓了數學的想像。原本各數各項加起來,好像挺順利的,但到了無限項,有需要問起能否相加的問題,即是加起來,有沒有個固定的有限數值的問題。

另外,即使加起來是無窮大,還是可以看它大概是怎樣的無窮大。比如上方1+2+3+…會變成無窮大,若是它在有限項時,寫成1+2+3+…+n,就是 ,這算式是關於n的二次多項式,於是n一直增長時,總和是在n2的層次上增長的,由此對於這點無窮大,有了更仔細的了解、更細緻的區分。

回想起小學時的應用題,談起買8個橙,再多買9個,還不過是加數;後來即使再多些資料,也未至於會問起這些數能不能加在一起之類的問題。原本用常識與直覺就能處理的數學問題,一直追問下去,談到無限個數相加,就漸漸無法有效用直覺去思考,而要仔細地用邏輯推導。事實上,即使有意識去推導,還是經過許多年月,才梳理清楚許多奇怪的現象,令人們推導起來不易找到矛盾。

這裏可以看到,數學語言比平常的語言,有更精微的地方,可以說得清楚平常的語言無法講清楚的事。就是普通的加法,也不只是純粹的算術操作,還有能不能加,無窮大又是什麼層次上等等。數學語言開拓了另一層次的思想深度,令人多了一樣思考工具,看清事理的變化。

● 張志基

簡介:奧校於1995年成立,為香港首間提供奧數培訓之註冊慈善機構(編號:91/4924),每年均舉辦「香港小學數學奧林匹克比賽」,旨在發掘在數學方面有潛質的學生。學員有機會選拔成為香港代表隊,獲免費培訓並參加海內外重要大賽。詳情可瀏覽:www.hkmos.org。