平常畫一些凸多邊形,畫上對角線,也不知有多少條,看來挺多就對了。有時會好奇問起,到底有多少條呢?比如說,四邊形有2條對角線,五邊形有5條,當然談的都是凸多邊形,只要沒特別提,就是談凸的。這當中,四邊形的4和2條對角線,4和2有什麼關係,或者五邊形的5,跟對角線有5條,兩個5字有什麼關係。這些邊數與對角線有怎樣的關係,具體公式是什麼之類的問題,就是今次要談的。

這題其實是考代入公式,但還是要先有分析中的想法,才會得到那條公式。用一元二次方程來代入二次方程的公式,也是做得到的,不過若用上n是正整數的特質,把等式右方的4030分解,就可以找到兩個相差3的因數,分解起來簡單得多,就是2 × 5 × 13 × 31,質因數都不太大,試得出來,而且由於n和n - 3都是差不多大,又因為602 = 3600 < 4030 < 4900 = 702,因此大概都會估計n在60左右,很快就找到65和62。

剛才解題時也用了代數,只是當中的化簡和找公式,好像屬於初中水平,那麼小學生有沒有方法解得了呢?背後的想法其實差不多,只是以估算的形式表達。

開始時,發現到六邊形的對角線計起來是[5 × 6] [2] - 6 = 15 - 6 = 9,然後觀察到右方對角線的數目大概是左邊數平方的一半左右,那樣就會找到2015 × 2 = 4030,估計到邊數是60左右,然後用試算的方式,由[60 × 59] [2] - 60 = 1710開始試,試幾個就到,快一點的是隔兩三個來試,那又會快一點。這樣的方法,就不會用到代數了。

同樣的題目,在各個階段有各自的做法,像是中學時代再做回小學的題目,或許會發現一些更有效的做法。有了這些基本問題,就可以做一些延伸,比如這個問題,也可以問一個凸的立體,找三點形成一個切面,而且要求每兩點之間不相鄰,這樣的切面有多少個之類。● 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。

●香港數學奧林匹克學校