前言
幫學生補習數學,補習班要花不少錢,找尋好方法教小朋友學數學。
現在各年級都在學什麼
一、國小
一年級
- 100以內的數、數數、比大小
- 一位數加減、簡單的二位數加減
- 比長短、認識形狀、看時鐘(整點、半點)
二年級
- 認識1000以內的數和100元、500元和1000元的幣值,並能用<、=與>表示數量大小關係
- 三位數加減直式(含進位、退位)
- 九九乘法
- 公分、公尺;重量的比較;平面圖形、正方體與長方體
三年級
- 一萬以內的數、多位數乘以一位數(乘法直式)
- 除法入門(含餘數)
- 分數、小數初步認識
- 公里、公釐、公斤、公克、公升、毫升;角、圓(圓心、半徑、直徑)
四年級
- 一億以內的數(萬、十萬、百萬、千萬)、多位數乘除
- 四則混合計算:先乘除後加減、括號先算
- 概數(四捨五入)
- 真分數、假分數、帶分數;二位小數
- 量角器量角度、三角形與四邊形
- 長方形、正方形的周長與面積;折線圖
五年級
- 億以上的大數(億、兆)
- 因數、倍數、公因數、公倍數
- 擴分、約分、異分母加減、分數乘法、小數乘法
- 三角形內角和 180 度、四邊形內角和 360 度
- 平行四邊形、三角形、梯形面積
- 體積(立方公分、立方公尺)
- 百分率
六年級
- 質數、質因數分解
- 分數除法、小數除法
- 比與比值、正比、速率
- 圓周率、圓面積
- 柱體體積、縮圖與比例尺
- 用未知數(x)列式解題 —— 銜接國中代數
二、國中
七年級
- 負數、數線、絕對值;分數運算
- 指數記法、科學記號
- 一元一次方程式、二元一次聯立方程式
- 直角坐標、比例(正比、反比)
- 一元一次不等式、統計圖表
八年級
- 乘法公式、多項式、因式分解
- 平方根、畢氏定理
- 一元二次方程式
- 等差數列與級數、等比數列、線性函數
- 三角形全等(SSS、SAS、ASA、AAS、RHS)、尺規作圖
- 三角形、平行四邊形性質,幾何證明入門
九年級
- 相似形、圓的性質
- 三角形的外心、內心、重心
- 二次函數(拋物線)
- 統計與機率(四分位數、盒狀圖)、立體圖形
三、高中
[!NOTE] 本文以普通型高中為準。十一年級起分成數A、數B,十二年級為選修(數學甲、數學乙);標示「數A」的單元,數B 沒有或內容較淺。實際進度以學校課本為準。
十年級(高一)
- 實數、絕對值、指數、常用對數
- 直線方程式(斜率)、圓方程式、直線與圓的關係
- 多項式函數:多項式除法、餘式定理、因式定理、多項式不等式
- 三角比:直角三角形的三角比、廣義角、正弦定理、餘弦定理
- 數列與級數:等差級數、等比級數、Σ 符號
- 排列、組合、二項式定理;古典機率、期望值
- 數據分析:平均數、標準差、相關係數、迴歸直線
十一年級(高二)
- 三角函數:弧度、圖形(週期、振幅)、和差角公式、疊合
- 指數函數、對數函數
- 平面向量、內積
- 空間向量、空間中的平面與直線(數A)
- 矩陣(數A 另有三元一次聯立方程式)
- 條件機率、貝氏定理
十二年級(高三,選修)
- 極限、微分(切線斜率、極大極小值)
- 積分(面積)、微積分基本定理
- 隨機變數、二項分布
- 複數與複數平面(數學甲)
教學範例
每個主題分成三部分:怎麼說是講給小朋友聽的生活比喻,範例是帶著做一次的題目,試試看讓小朋友自己練習,答案點開才看得到。
[!TIP] 先講比喻、再做範例,最後讓小朋友自己做「試試看」。做錯時請他把想法說出來,通常就能找到卡住的地方。
國小一年級
100 以內的數、比大小
怎麼說:10 根吸管綁成一捆。「47」就是 4 捆又 7 根,左邊的數字是「幾捆」(十位),右邊是「幾根」(個位)。
範例:47 和 52 哪個大?先比捆數,5 捆比 4 捆多,所以 52 比較大,不用再看個位。
試試看:68 和 86 哪個大?
看答案
86 比較大,因為 8 捆比 6 捆多。加法與減法
怎麼說:加法是「合起來」,減法是「拿走」。用手指或積木實際動手最有效。
範例:8 + 5 用「湊十」:8 只差 2 就到 10,把 5 拆成 2 和 3,8 + 2 = 10,再加 3 就是 13。
減法 13 − 5 也一樣:把 13 拆成 10 和 3,10 − 5 = 5,再加回 3,答案是 8。
試試看:9 + 6 = ? 14 − 6 = ?
看答案
9 + 6 = 15(9 差 1 到 10,6 拆成 1 和 5);14 − 6 = 8(10 − 6 = 4,再加 4)。比長短、形狀、看時鐘
怎麼說:
- 比長短:兩樣東西一定要從同一個起點對齊才能比。
- 形狀:在家裡找找看,時鐘是圓形、課本是長方形、三明治是三角形。
- 時鐘:短針是「時針」,指到幾就是幾點;長針指到 12 是「整點」,指到 6 是「半點」。
範例:短針指著 7、長針指著 12,是 7 點整;過了半小時,短針走到 7 和 8 中間、長針指著 6,是 7 點半。
試試看:短針在 3 和 4 中間,長針指著 6,是幾點?
看答案
3 點半。短針還沒到 4,所以還是 3 點多。國小二年級
1000 以內的數、錢幣、大於小於
怎麼說:用錢最好懂。百位就是幾張 100 元,十位是幾個 10 元,個位是幾個 1 元。
範例:1 張 500 元、2 張 100 元、3 個 10 元,一共 500 + 200 + 30 = 730 元。
比大小的符號「>」「<」可以想成鱷魚的嘴巴,開口永遠朝向比較大的那個數:730 > 703。
試試看:1 張 500 元加上 4 張 100 元,和 1000 元比,哪個多?
看答案
500 + 400 = 900 元,900 < 1000,所以 1000 元比較多。三位數加減直式(進位、退位)
怎麼說:直式要把位數對齊。個位加起來滿 10,就把 10 個「1」換成 1 個「10」送到十位,這就是進位;不夠減時向隔壁借 1 個「10」回來,就是退位。
範例:278 + 145
2 7 8
+ 1 4 5
─────────
4 2 3
個位 8 + 5 = 13,寫 3 進 1;十位 7 + 4 + 1 = 12,寫 2 進 1;百位 2 + 1 + 1 = 4。
範例:503 − 128
5 0 3
− 1 2 8
─────────
3 7 5
個位 3 不夠減 8,十位是 0 借不到,只好先跟百位借:百位 5 變 4,十位變 10;十位再借 1 給個位,十位剩 9,個位變 13。13 − 8 = 5,9 − 2 = 7,4 − 1 = 3。
[!IMPORTANT] 減法做完用加法驗算:375 + 128 = 503,對了才算完成。
試試看:356 + 278 = ? 600 − 247 = ?
看答案
356 + 278 = 634;600 − 247 = 353(驗算:353 + 247 = 600)。九九乘法
怎麼說:乘法就是「好幾份一樣多」的加法。每盒有 4 顆蛋,3 盒就是 4 × 3 = 4 + 4 + 4 = 12 顆。
範例:九九乘法表可以找規律,不用硬背。9 的那一排是 9、18、27、36、45……十位一次多 1、個位一次少 1,而且兩個數字加起來都是 9。另外 3 × 4 和 4 × 3 都是 12,順序換了答案不變,要背的量就少了一半。
試試看:每包糖果有 6 顆,買 7 包,一共幾顆?
看答案
6 × 7 = 42 顆。長度、重量、立體形狀
怎麼說:
- 長度:1 公尺 = 100 公分,大約是大人一步多一點。用尺量的時候要從 0 開始對齊。
- 重量:用天平比,比較低的那邊比較重。
- 立體形狀:骰子是正方體(6 個面都是一樣大的正方形),面紙盒是長方體。
範例:用尺量橡皮擦,一端對齊 0,另一端指到 4,就是 4 公分。如果不小心從 1 開始量,另一端會指到 5,長度要用 5 − 1 = 4 公分來算。
試試看:鉛筆長 15 公分,課本長 26 公分,哪個比較長?長多少?
看答案
課本比較長,26 − 15 = 11,長 11 公分。國小三年級
一萬以內的數、多位數乘以一位數
怎麼說:10 個一百是一千,10 個一千是一萬。4382 念作「四千三百八十二」。
範例:一張門票 236 元,買 4 張要多少錢?
2 3 6
× 4
─────────
9 4 4
個位 6 × 4 = 24,寫 4 進 2;十位 3 × 4 = 12,加 2 是 14,寫 4 進 1;百位 2 × 4 = 8,加 1 是 9。
試試看:每箱有 125 瓶水,5 箱共幾瓶?
看答案
125 × 5 = 625 瓶。除法與餘數
怎麼說:除法就是「平分」。分不完剩下的就是餘數。
範例:17 顆糖平分給 5 個人,每人 3 顆,還剩 2 顆,寫成 17 ÷ 5 = 3……2。
驗算:5 × 3 + 2 = 17。
[!IMPORTANT] 餘數一定要比除數小。如果剩下的比人數還多,代表還可以再每人多分一顆。
試試看:23 ÷ 4 = ?
看答案
23 ÷ 4 = 5……3(驗算:4 × 5 + 3 = 23)。分數、小數初步認識
怎麼說:
- 分數:一個披薩平分成 4 片,吃 1 片就是「四分之一」,寫成 1/4。
- 小數:一條吐司平分成 10 片,1 片就是 0.1 條,3 片就是 0.3 條。
範例:1/4 和 1/8 哪個大?同一個披薩切成 8 片,每片一定比切成 4 片的小,所以 1/4 比較大。分母越大,每一份越小。
試試看:1/3 和 1/5 哪個大?
看答案
1/3 比較大,分成 3 份比分成 5 份每份更大。單位換算、角、圓
怎麼說:
- 單位:1 公里 = 1000 公尺(走路大約 15 分鐘)、1 公分 = 10 公釐、1 公斤 = 1000 公克、1 公升 = 1000 毫升。
- 角:把剪刀張開,張得越開角越大,跟剪刀刀片多長無關。
- 圓:用繩子一端綁鉛筆、一端用手指壓住在紙上繞一圈。手指壓的地方是「圓心」,繩子長度是「半徑」,穿過圓心的整條線是「直徑」,直徑 = 半徑 × 2。
範例:3 公里 200 公尺是多少公尺?先想「1 公里等於幾公尺」:1 公里 = 1000 公尺,所以 3 公里 = 3000 公尺,再加上 200,一共 3200 公尺。
試試看:半徑 3 公分的圓,直徑是多少?2 公斤 500 公克是多少公克?
看答案
直徑 6 公分;2 公斤 500 公克 = 2000 + 500 = 2500 公克。國小四年級
一億以內的數
怎麼說:從個位開始每四位數分一節,右邊四位是「個」那一節,左邊四位是「萬」那一節。四年級先學到千萬,9999 萬再多 1 就是 1 億。
範例:23000000 分節成 2300|0000,讀作「兩千三百萬」,大約是台灣的人口。
試試看:45060000 怎麼讀?
看答案
分節成 4506|0000,讀作「四千五百零六萬」。多位數乘除
怎麼說:大的數字拆成小的來算。乘法把其中一個數拆成「整十」和「個位」,分開乘再加起來;除法用「估商」,先猜每份大約多少,不夠或太多再調整。
範例:125 × 24 可以拆成 125 × 20 + 125 × 4 = 2500 + 500 = 3000。
範例:864 ÷ 24,先看 86 裡有幾個 24:3 個(72),剩 14;把 4 拉下來變 144,144 裡有 6 個 24,答案是 36。驗算:24 × 36 = 864。
試試看:315 × 12 = ? 672 ÷ 16 = ?
看答案
315 × 12 = 3150 + 630 = 3780;672 ÷ 16 = 42。四則混合計算
怎麼說:一個算式裡同時有加減和乘除時,規則是「括號先算,再算乘除,最後算加減」。可以想成去買東西:先算每樣東西各花多少錢(乘),最後再加總。
範例:買 3 枝 15 元的筆和 1 本 40 元的筆記本,40 + 15 × 3 = 40 + 45 = 85 元。如果從左算到右,會算成 (40 + 15) × 3 = 165 元,就錯了。
範例(括號):20 顆和 16 顆糖合起來,平分給 4 個人,要先合起來再分,所以寫成 (20 + 16) ÷ 4 = 36 ÷ 4 = 9 顆。
試試看:100 − 12 × 5 = ? (100 − 12) × 5 = ?
看答案
100 − 12 × 5 = 100 − 60 = 40;(100 − 12) × 5 = 88 × 5 = 440。括號的位置不同,答案差很多。概數(四捨五入)
怎麼說:要取到哪一位,就看它的「下一位」:0~4 捨去,5~9 進位。去買東西時先估總價就用得到。
範例:3746 四捨五入到百位,看十位是 4,捨去,得 3700;四捨五入到千位,看百位是 7,進位,得 4000。
試試看:198 元和 302 元的東西各買一個,大約要準備多少錢?
看答案
198 約 200、302 約 300,大約 500 元。真分數、假分數、帶分數、二位小數
怎麼說:
- 真分數:分子比分母小,不到一整個,例如 3/4。
- 假分數:分子大於或等於分母,例如 7/4。
- 帶分數:整數加上真分數,例如 1又3/4。
- 二位小數:0.01 是 1/100。1.25 公尺 = 1 公尺 25 公分。
範例:7/4 是 7 片「四分之一披薩」,每 4 片可以拼成 1 個完整披薩,拼完剩 3 片,所以 7/4 = 1又3/4。
試試看:11/3 換成帶分數是多少?
看答案
11 ÷ 3 = 3……2,所以 11/3 = 3又2/3。量角度、三角形與四邊形
怎麼說:量角器的中心點對準角的頂點,0 度的線對齊其中一條邊,再看另一條邊指到幾度。內圈外圈的數字要看從 0 開始的那一圈。
- 直角 = 90 度(書本的角)、平角 = 180 度(一直線)。
- 三角形依角度分成銳角、直角、鈍角三角形。
- 四邊形有正方形、長方形、平行四邊形、菱形、梯形。
範例:量一個角,一條邊對齊外圈的 0,另一條邊指到外圈的 60,這個角就是 60 度。如果看錯成內圈,會讀成 120 度。量之前先用眼睛判斷角比直角小還是大,就不會讀錯圈。
試試看:時鐘 3 點整時,時針和分針夾幾度?
看答案
90 度,是一個直角。周長、面積、折線圖
怎麼說:周長是「圍一圈籬笆要多長」,面積是「地上要鋪幾塊 1 公分×1 公分的地磚」。
範例:長 5 公分、寬 3 公分的長方形,周長 = (5 + 3) × 2 = 16 公分,面積 = 5 × 3 = 15 平方公分。
折線圖:可以拿一週的氣溫來畫,線往上代表變熱,線越陡代表變化越快。
試試看:邊長 4 公分的正方形,周長和面積各是多少?
看答案
周長 4 × 4 = 16 公分,面積 4 × 4 = 16 平方公分。數字一樣,但單位不同,一個是長度、一個是面積。國小五年級
億、兆
怎麼說:四年級學到千萬,再往上就是「億」。一樣從個位開始每四位數分一節:個、萬、億、兆。1 億 = 10000 萬,1 兆 = 10000 億。
範例:350000000 分節成 3|5000|0000,讀作「三億五千萬」。
試試看:「五兆兩千億」寫成數字是多少?
看答案
分節成 5|2000|0000|0000,也就是 5200000000000。因數、倍數、公因數、公倍數
怎麼說:12 顆糖要平分、一顆都不剩,可以分給 1、2、3、4、6、12 個人,這些就是 12 的「因數」。倍數就是乘法表的那一排:3 的倍數是 3、6、9、12……
範例(公因數):12 支鉛筆和 18 塊橡皮擦,要平分給最多幾個人,而且都不剩?12 和 18 的公因數是 1、2、3、6,最大是 6,所以最多 6 人,每人 2 支鉛筆、3 塊橡皮擦。
範例(公倍數):A 公車每 4 分鐘一班,B 公車每 6 分鐘一班,兩班同時發車後,下一次同時發車是幾分鐘後?4 和 6 的最小公倍數是 12,所以是 12 分鐘後。
試試看:8 和 12 的最大公因數、最小公倍數各是多少?
看答案
最大公因數 4,最小公倍數 24。擴分、約分、異分母加減、分數與小數乘法
怎麼說:同一個披薩,切成 2 片吃 1 片,跟切成 4 片吃 2 片,吃到的一樣多,所以 1/2 = 2/4,這就是擴分;反過來 6/8 上下同除以 2 變成 3/4,就是約分。
範例(異分母加法):1/2 + 1/3,分母不同不能直接加,先都換成六分之幾:3/6 + 2/6 = 5/6。
範例(分數乘法):一條緞帶長 3/4 公尺,用掉其中的 2/3,用掉多長?3/4 × 2/3 = 6/12 = 1/2 公尺。
範例(小數乘法):2.5 × 1.2,先當成 25 × 12 = 300,兩個數合起來有 2 位小數,所以點兩位得 3.00,也就是 3。
試試看:2/3 + 1/4 = ? 0.6 × 0.5 = ?
看答案
2/3 + 1/4 = 8/12 + 3/12 = 11/12;0.6 × 0.5 = 0.30 = 0.3。三角形與四邊形的內角和
怎麼說:在紙上畫一個三角形剪下來,把三個角撕下來拼在一起,剛好拼成一直線,也就是 180 度。不管三角形的大小、形狀怎麼變,結果都一樣。
範例:四邊形畫一條對角線,會切成兩個三角形,所以四邊形內角和是 180 × 2 = 360 度。
試試看:三角形兩個角是 50 度和 60 度,第三個角是幾度?四邊形有三個角是 90、80、100 度,第四個角是幾度?
看答案
180 − 50 − 60 = 70 度;360 − 90 − 80 − 100 = 90 度。平行四邊形、三角形、梯形面積
怎麼說:用紙剪剪看,每個公式都是從長方形變出來的。
- 平行四邊形:剪下一邊的三角形,移到另一邊就變成長方形,面積 = 底 × 高。
- 三角形:兩個一模一樣的三角形可以拼成一個平行四邊形,面積 = 底 × 高 ÷ 2。
- 梯形:兩個一模一樣的梯形倒過來拼,也是平行四邊形,面積 = (上底 + 下底) × 高 ÷ 2。
範例:上底 3 公分、下底 5 公分、高 4 公分的梯形,面積 = (3 + 5) × 4 ÷ 2 = 16 平方公分。
試試看:底 6 公分、高 5 公分的三角形,面積多少?
看答案
6 × 5 ÷ 2 = 15 平方公分。體積
怎麼說:1 立方公分是長、寬、高都 1 公分的小方塊,差不多一顆方糖大。體積就是「裡面可以裝幾顆方糖」。
範例:長 5 公分、寬 4 公分、高 3 公分的盒子,一層排 5 × 4 = 20 顆,疊 3 層,共 60 立方公分。
1 立方公尺 = 100 × 100 × 100 = 1000000 立方公分。
試試看:邊長 10 公分的正方體,體積是多少?
看答案
10 × 10 × 10 = 1000 立方公分,剛好是 1 公升。百分率
怎麼說:「百分之幾」就是「假如有 100 份,佔了幾份」。商店打 8 折,就是只要付原價的 80%。
範例:全班 25 人,20 人有帶雨傘,20/25 = 80/100 = 80%。
試試看:300 元的玩具打 8 折,要付多少錢?
看答案
300 × 0.8 = 240 元。國小六年級
質數、質因數分解
怎麼說:拿糖果排成長方形。7 顆只能排成一長條(1 × 7),這種數叫「質數」;6 顆可以排成 2 × 3,叫「合數」。1 不是質數也不是合數。
範例:60 用樹狀圖拆到不能再拆:60 = 2 × 30 = 2 × 2 × 15 = 2 × 2 × 3 × 5。
試試看:把 36 做質因數分解。
看答案
36 = 2 × 2 × 3 × 3。分數除法、小數除法
怎麼說:除法是在問「裡面有幾個」。3 ÷ 1/2 就是問「3 個披薩裡有幾個半個披薩」,答案是 6,所以除以分數答案反而變大。
範例:除以一個分數,等於乘以它的倒數:3/4 ÷ 3/8 = 3/4 × 8/3 = 2。
範例:7.5 ÷ 2.5,兩個數同時乘以 10 變成 75 ÷ 25 = 3,答案不變。
試試看:2 ÷ 1/4 = ? 4.8 ÷ 1.2 = ?
看答案
2 ÷ 1/4 = 8(2 個披薩有 8 個四分之一);4.8 ÷ 1.2 = 48 ÷ 12 = 4。比與比值、正比、速率
怎麼說:調果汁時「果汁:水 = 1:3」,意思是每 1 杯果汁配 3 杯水,比值是 1/3。
範例:要用 2 杯果汁,需要幾杯水?兩邊都乘以 2,2:6,要 6 杯水。
正比:一個布丁 15 元,買越多總價越多,而且「總價 ÷ 個數」永遠是 15。
速率:速率 = 距離 ÷ 時間。開車 3 小時走 240 公里,平均每小時 80 公里。
試試看:走路每分鐘 60 公尺,走 15 分鐘走多遠?
看答案
60 × 15 = 900 公尺。圓周率、圓面積
怎麼說:拿一條繩子繞杯口一圈量長度,再量杯口直徑,會發現一圈大約是直徑的 3 倍多一點。這個「3 倍多一點」就是圓周率,大約 3.14。
- 圓周長 = 直徑 × 3.14
- 圓面積 = 半徑 × 半徑 × 3.14(把圓切成很多小扇形、上下交錯排好,會接近一個長方形,長是半個圓周,寬是半徑)
範例:半徑 5 公分的圓,周長 = 10 × 3.14 = 31.4 公分,面積 = 5 × 5 × 3.14 = 78.5 平方公分。
試試看:直徑 4 公分的圓,面積是多少?
看答案
半徑是 2 公分,2 × 2 × 3.14 = 12.56 平方公分。柱體體積、縮圖與比例尺
怎麼說:柱體就像一疊銅板,體積 = 底面積 × 高。
範例:半徑 2 公分、高 10 公分的圓柱,體積 = 2 × 2 × 3.14 × 10 = 125.6 立方公分。
比例尺:地圖上寫 1:1000,代表地圖上 1 公分是實際的 1000 公分(10 公尺)。地圖上量到 5 公分,實際就是 50 公尺。
縮圖:把一張圖的邊長放大 2 倍,面積會變成 4 倍(長和寬都變 2 倍)。
試試看:比例尺 1:50000 的地圖上兩地相距 3 公分,實際距離多遠?
看答案
3 × 50000 = 150000 公分 = 1500 公尺 = 1.5 公里。用 x 列式
怎麼說:x 就像一個「蓋起來的盒子」,裡面藏著一個還不知道的數。列式就是先把題目的意思寫下來,再想辦法打開盒子。
範例:小明有一些貼紙,又拿到 8 張後一共 20 張,原本有幾張?列式 x + 8 = 20,想像天平兩邊同時拿走 8,x = 12。
試試看:一盒餅乾平分給 4 個人,每人分到 6 片,一盒有幾片?用 x 列式。
看答案
x ÷ 4 = 6,x = 24 片。七年級
負數、數線、絕對值
怎麼說:氣溫零下 3 度記作 −3,電梯地下 2 樓記作 −2。在數線上 0 在中間,右邊是正數、左邊是負數,越右邊越大,所以 −1 比 −5 大。
絕對值是「離 0 有多遠」,不管在哪一邊:|−5| = 5,|3| = 3。
範例(加法):(−3) + 5,想成欠別人 3 元,又拿到 5 元,還完還剩 2 元,答案是 2。
範例(負負得正):看規律,每次少乘一個,結果就多 2:
3 × (−2) = −6
2 × (−2) = −4
1 × (−2) = −2
0 × (−2) = 0
−1 × (−2) = 2
範例(分數):(−1/2) + 1/3 = (−3/6) + 2/6 = −1/6。
試試看:(−7) + 4 = ? (−4) × (−5) = ?
看答案
(−7) + 4 = −3;(−4) × (−5) = 20。指數記法、科學記號
怎麼說:同一個數一直乘,用「次方」寫比較短:2 × 2 × 2 = 2³,念作「2 的 3 次方」。10⁴ = 10000,就是 1 後面 4 個 0。
科學記號把很大或很小的數寫成「1 到 10 之間的數 × 10 的幾次方」。
範例:地球到太陽約 150000000 公里 = 1.5 × 10⁸ 公里;0.0003 = 3 × 10⁻⁴。
試試看:把 4200000 寫成科學記號。
看答案
4.2 × 10⁶。一元一次方程式、二元一次聯立方程式
怎麼說:方程式就像天平,兩邊一樣重。不管做什麼,兩邊都要做一樣的事,天平才會保持平衡。
範例:2x + 3 = 11,兩邊同時減 3 得 2x = 8,再同時除以 2 得 x = 4。驗算:2 × 4 + 3 = 11。
範例(雞兔同籠):雞和兔共 10 隻,腳共 28 隻,各幾隻?設雞 x 隻、兔 y 隻:
x + y = 10
2x + 4y = 28
由第一式得 x = 10 − y,代入第二式:2(10 − y) + 4y = 28 → 20 + 2y = 28 → y = 4,x = 6。驗算:6 × 2 + 4 × 4 = 28。
試試看:3x − 5 = 16,x = ?
看答案
3x = 21,x = 7。直角坐標、比例(正比、反比)
怎麼說:坐標就像電影院座位「第幾排第幾號」。點 (3, 2) 的意思是從原點先往右 3 格、再往上 2 格。
- 正比:一本書 50 元,總價 y = 50x,買越多付越多,y ÷ x 永遠是 50。
- 反比:24 塊餅乾平分,2 人每人 12 塊、3 人每人 8 塊、4 人每人 6 塊,人數 × 每人塊數永遠是 24。
範例:點 A (2, 1) 和點 B (2, 4) 的 x 坐標一樣,表示兩點在同一條直的線上,距離是 4 − 1 = 3 格。
試試看:點 (−2, 3) 在第幾象限?
看答案
往左 2、往上 3,在第二象限。一元一次不等式、統計圖表
怎麼說:不等式就是「最多、至少」的規定。電梯限重 500 公斤,乘客總重量要 ≤ 500,把方程式的等號換成不等號,解法幾乎一樣。
範例:有 100 元,每支筆 15 元,最多能買幾支?15x ≤ 100,x ≤ 6.66…,筆只能整支買,所以最多 6 支。
[!WARNING] 不等式兩邊同時乘以或除以負數時,不等號要反過來:−2x < 6,兩邊除以 −2,得 x > −3。可以代 x = 0 檢查:0 < 6 成立,0 > −3 也成立。
統計圖表:長條圖適合比較多少,折線圖適合看變化,圓形圖適合看各部分占全部的比例。
範例(統計圖表):比較班上同學最喜歡哪種水果,用長條圖;看一年 12 個月的雨量怎麼變化,用折線圖;看每個月的零用錢花在哪些地方、各占多少,用圓形圖。
試試看:5x + 2 > 17,x 的範圍是多少?要呈現一天 24 小時的氣溫變化,適合用哪一種圖?
看答案
5x > 15,x > 3;氣溫隨時間變化,用折線圖。八年級
乘法公式、多項式、因式分解
怎麼說:(a + b)² 可以畫成邊長 a + b 的正方形,切開會得到一個 a²、一個 b²,還有兩個 ab 的長方形,所以 (a + b)² = a² + 2ab + b²。
範例(心算):21² = (20 + 1)² = 400 + 40 + 1 = 441。
範例(平方差):(a + b)(a − b) = a² − b²,所以 49 × 51 = (50 − 1)(50 + 1) = 2500 − 1 = 2499。
多項式像整理房間,同一類的放一起:3x + 2 + 5x − 7 = 8x − 5。
因式分解是乘法反過來做:x² + 5x + 6,找兩個數「相乘是 6、相加是 5」,就是 2 和 3,所以 = (x + 2)(x + 3)。
試試看:99² = ? 把 x² + 7x + 12 因式分解。
看答案
99² = (100 − 1)² = 10000 − 200 + 1 = 9801;x² + 7x + 12 = (x + 3)(x + 4)。平方根、畢氏定理
怎麼說:√49 是在問「哪個數自己乘自己會等於 49」,答案是 7,也就是面積 49 的正方形邊長。面積 2 的正方形邊長是 √2,約 1.414,不是整數。
畢氏定理:直角三角形兩股的平方和等於斜邊的平方,a² + b² = c²。最常見的是 3、4、5:9 + 16 = 25。
範例:5 公尺長的梯子斜靠在牆上,梯腳離牆 3 公尺,梯子頂端有多高?5² − 3² = 25 − 9 = 16,√16 = 4,高 4 公尺。
試試看:直角三角形兩股是 6 和 8,斜邊多長?
看答案
36 + 64 = 100,√100 = 10。一元二次方程式
怎麼說:x² = 9 有兩個答案:3 和 −3,因為 (−3)² 也是 9。
範例:x² − 5x + 6 = 0,先因式分解成 (x − 2)(x − 3) = 0。兩個數相乘是 0,至少有一個是 0,所以 x = 2 或 x = 3。
範例(應用):長方形花圃面積 24 平方公尺,長比寬多 2 公尺,寬是多少?設寬 x:x(x + 2) = 24 → x² + 2x − 24 = 0 → (x + 6)(x − 4) = 0,x = 4 或 −6。寬不能是負的,所以寬 4 公尺、長 6 公尺。
試試看:x² − 16 = 0,x = ?
看答案
x² = 16,x = 4 或 x = −4。等差數列與級數、等比數列、線性函數
怎麼說:存錢第一週存 10 元,之後每週多存 5 元:10、15、20、25……每次加一樣多,就是等差數列,每次加的數叫「公差」。
範例(第幾項):第 n 項 = 首項 + (n − 1) × 公差,第 10 週存 10 + 9 × 5 = 55 元。
範例(級數,就是加總):1 + 2 + 3 + … + 100,把頭尾配對:1 + 100、2 + 99……每對都是 101,共 50 對,101 × 50 = 5050。公式是 (首項 + 末項) × 項數 ÷ 2,所以 10 週總共存 (10 + 55) × 10 ÷ 2 = 325 元。
等比數列:每次乘一樣多,乘的數叫「公比」。細胞每次分裂成 2 個:1、2、4、8……第 n 項 = 首項 × 公比的 (n − 1) 次方,所以第 6 項是 1 × 2⁵ = 32。
線性函數:假設計程車起跳 85 元、之後每公里加 25 元,車資 y = 25x + 85,畫出來是一條直線。
試試看:2、5、8、11……第 20 項是多少?3、6、12、24……第 6 項是多少?
看答案
首項 2、公差 3,2 + 19 × 3 = 59;首項 3、公比 2,3 × 2⁵ = 96。三角形全等、尺規作圖
怎麼說:兩個三角形「全等」,就是疊起來完全一樣。不用把三個邊、三個角都量過,只要下面任一組條件相同,就能確定全等:
- SSS:三邊對應相等
- SAS:兩邊和它們的夾角對應相等
- ASA:兩角和它們的夾邊對應相等
- AAS:兩角和其中一角的對邊對應相等
- RHS:直角三角形的斜邊和一股對應相等
可以讓小朋友用三根吸管拼三角形:三根的長度固定,不管怎麼拼都是同一個形狀,這就是 SSS。
[!WARNING] 「兩邊和一個不是夾角的角」相等(SSA)不能保證全等,同樣的條件有時可以拼出兩種不同的三角形。
尺規作圖只能用沒有刻度的直尺和圓規。
範例(中垂線):分別以線段的兩個端點為圓心,用同一個半徑(要比線段的一半長)各畫一段圓弧,兩段弧會交在兩點,把這兩點連起來就是中垂線。中垂線上的每一點到兩個端點都一樣遠,九年級的外心就會用到。
試試看:兩個三角形中,AB = DE、BC = EF,而且 ∠B = ∠E(∠B 是 AB 和 BC 的夾角),它們全等嗎?用的是哪一個性質?
看答案
全等。兩邊和夾角對應相等,是 SAS。三角形、平行四邊形性質,幾何證明入門
怎麼說:五年級用撕紙發現三角形內角和是 180 度,八年級要改用推理說明為什麼。
證明就像偵探推理,每一步都要說出「為什麼」。例如證明內角和 180 度:過三角形的頂點畫一條和底邊平行的直線,利用「平行線的內錯角相等」,三個角剛好組成一個平角。
多邊形內角和:從一個頂點畫對角線,n 邊形可以切成 n − 2 個三角形,所以內角和 = (n − 2) × 180 度。五邊形就是 3 × 180 = 540 度。
平行四邊形:兩組對邊相等、兩組對角相等、兩條對角線互相平分。
範例:等腰三角形的頂角是 40 度,兩個底角一樣大,各是 (180 − 40) ÷ 2 = 70 度。
試試看:正六邊形的每個內角是幾度?
看答案
內角和 (6 − 2) × 180 = 720 度,6 個角一樣大,720 ÷ 6 = 120 度。九年級
相似形、圓的性質
怎麼說:相似形就是照片放大或縮小,形狀一樣、大小不同。對應角相等,對應邊的長度成比例。
範例(影子測樹高):身高 1.5 公尺的人影子長 2 公尺,同一時間樹的影子長 8 公尺,樹有多高?8 是 2 的 4 倍,樹高也是 1.5 的 4 倍,6 公尺。
圓的性質:
- 同一段弧所對的圓心角,是圓周角的 2 倍。
- 直徑所對的圓周角一定是 90 度。
- 切線和過切點的半徑互相垂直。
試試看:一段弧所對的圓心角是 80 度,同一段弧所對的圓周角是幾度?
看答案
80 ÷ 2 = 40 度。三角形的外心、內心、重心
怎麼說:
- 外心:三邊中垂線的交點,到三個頂點一樣遠。三個村莊要蓋一所學校,讓三村到學校一樣遠,學校就蓋在外心。
- 內心:三個角的角平分線交點,到三條邊一樣遠。三角形公園裡要放一個最大的圓形噴水池,圓心就在內心。
- 重心:三條中線的交點,是三角形的平衡點。用紙板剪一個三角形,用鉛筆尖頂住重心,紙板就能平衡。重心把每條中線分成 2:1。
範例:直角三角形的外心在斜邊的中點。斜邊 10 公分,外接圓半徑就是 5 公分。
試試看:一條中線長 9 公分,重心到頂點的距離是多少?
看答案
中線被分成 2:1,重心到頂點是 9 × 2/3 = 6 公分。二次函數(拋物線)
怎麼說:y = x² 畫出來是一個開口向上的 U 字形,叫做拋物線;把球往上丟,球飛行的路線就是開口向下的拋物線。最高點或最低點叫「頂點」。
範例:球的高度 h = −t² + 4t(t 是秒數),配方成 h = −(t − 2)² + 4,所以第 2 秒時最高,高度是 4。什麼時候落地?h = 0 時,t(4 − t) = 0,t = 0(剛丟出)或 t = 4(落地)。
試試看:y = (x − 3)² + 1 的頂點在哪裡?開口朝上還是朝下?
看答案
頂點 (3, 1),x² 前面是正的,開口朝上,所以頂點是最低點。統計與機率、立體圖形
怎麼說:機率是在問「有多大的機會」,0 代表不可能、1 代表一定會發生。算機率之前,先把所有可能的情況列出來,最不容易出錯。
機率 = 想要的情況有幾種 ÷ 全部可能的情況有幾種。
範例:擲一顆骰子出現偶數,偶數有 2、4、6 三種,全部有 6 種,機率 3/6 = 1/2。
範例(常見錯誤):丟兩枚硬幣,出現「一正一反」的機率是多少?很多人會說 1/3,但把所有情況列出來是「正正、正反、反正、反反」4 種,一正一反有 2 種,機率是 2/4 = 1/2。
四分位數與盒狀圖:9 位同學的分數由小到大排好:2、4、5、7、8、10、12、15、20。
- 中位數(第二四分位數)是正中間的 8。
- 第一四分位數是前半 2、4、5、7 的中位數,(4 + 5) ÷ 2 = 4.5。
- 第三四分位數是後半 10、12、15、20 的中位數,(12 + 15) ÷ 2 = 13.5。
盒狀圖就是用最小值 2、4.5、8、13.5、最大值 20 這五個數畫出來的圖,一眼就看得出資料集中在哪裡。
立體圖形:把紙盒沿著邊剪開攤平,就是它的展開圖。正方體的展開圖有 11 種,可以讓小朋友自己畫畫看、剪下來摺摺看。
試試看:袋子裡有 3 顆紅球、5 顆藍球,隨便摸一顆是紅球的機率是多少?
看答案
3 ÷ (3 + 5) = 3/8。十年級(高一)
絕對值、指數、常用對數
怎麼說:絕對值是「距離」。|x − 3| ≤ 2 的意思是「x 在數線上離 3 不超過 2」,往左往右各走 2 步,所以 1 ≤ x ≤ 5,不用硬背公式。
指數:國中學過 2³ = 2 × 2 × 2,高一把次方推廣到 0、負數和分數。關鍵是指數律「同底數相乘,次方相加」:2³ × 2² = 2⁵。照這個規則,2³ × 2⁻³ = 2⁰,而左邊是 8 × 1/8 = 1,所以 2⁰ = 1、2⁻³ = 1/8。分數次方就是開根號:8 的 1/3 次方是「哪個數乘 3 次等於 8」,答案是 2。
範例(指數):8 的 2/3 次方 = (8 的 1/3 次方)² = 2² = 4。
常用對數 log 是在問「10 要幾次方才會等於這個數」:log 1000 = 3,因為 10³ = 1000。
範例(對數):2¹⁰⁰ 是幾位數?已知 log 2 ≈ 0.3010,log 2¹⁰⁰ = 100 × 0.3010 = 30.10,所以 2¹⁰⁰ 介於 10³⁰ 和 10³¹ 之間,是 31 位數。
試試看:27 的 2/3 次方是多少?已知 log 3 ≈ 0.4771,3²⁰ 是幾位數?
看答案
27 的 1/3 次方是 3,3² = 9;20 × 0.4771 = 9.542,介於 9 和 10 之間,所以是 10 位數(3²⁰ = 3486784401)。直線與圓
怎麼說:斜率就是坡度,「往右走 1 步,往上爬幾步」。圓就是「離圓心距離都等於半徑的所有點」,跟用圓規畫圓的道理一樣。
範例(直線):通過 (1, 2) 和 (3, 8) 的直線,斜率 = (8 − 2) ÷ (3 − 1) = 3,方程式是 y − 2 = 3(x − 1),整理成 y = 3x − 1。
範例(圓):圓心 (2, −1)、半徑 3 的圓:(x − 2)² + (y + 1)² = 9。
直線與圓的關係:比較「圓心到直線的距離」和「半徑」。距離比半徑小就交兩點、相等就相切、比較大就不相交。
試試看:圓 x² + y² = 25 和直線 3x + 4y = 10 有幾個交點?(點到直線距離公式算出來,圓心 (0, 0) 到直線的距離是 10 ÷ 5 = 2。)
看答案
距離 2 比半徑 5 小,所以交於兩點。多項式:餘式定理、因式定理、不等式
怎麼說:先想整數除法:17 ÷ 5 = 3 餘 2,可以寫成 17 = 5 × 3 + 2。多項式也一樣,f(x) = (x − a) × 商式 + 餘數。把 x = a 代進去,前面那一項變成 0,就只剩餘數。所以「f(x) 除以 x − a 的餘數就是 f(a)」,這就是餘式定理。
範例:f(x) = x³ − 2x + 5 除以 x − 2 的餘數是 f(2) = 8 − 4 + 5 = 9,不用真的做長除法。
因式定理:如果 f(a) = 0,餘數是 0,代表 x − a 是 f(x) 的因式。
範例:x³ − 6x² + 11x − 6,試 x = 1 得 1 − 6 + 11 − 6 = 0,所以 x − 1 是因式,最後可以分解成 (x − 1)(x − 2)(x − 3)。
多項式不等式:(x − 1)(x − 4) < 0,畫出開口向上的拋物線,和 x 軸交在 1 和 4,兩根之間的部分在 x 軸下方,所以 1 < x < 4。
試試看:x³ + 2x² − 5x + 1 除以 x + 1 的餘數是多少?
看答案
x + 1 = x − (−1),代 x = −1:−1 + 2 + 5 + 1 = 7。三角比、正弦定理、餘弦定理
怎麼說:三角比可以量「走不到的地方」。站在離大樓 50 公尺處,抬頭看樓頂的仰角是 30 度,大樓高度 = 50 × tan 30° ≈ 50 × 0.577 ≈ 28.9 公尺。
直角三角形中:sin = 對邊 ÷ 斜邊、cos = 鄰邊 ÷ 斜邊、tan = 對邊 ÷ 鄰邊。
廣義角:角超過 90 度就畫不進直角三角形,改放到坐標平面上:從 x 軸正向開始逆時針轉,在角的終邊上取一點 (x, y),它到原點的距離是 r,就定義 sin = y ÷ r、cos = x ÷ r。角落在第二象限時,x 是負的,所以 cos 是負的,例如 cos 120° = −cos 60° = −0.5。
餘弦定理 c² = a² + b² − 2ab cos C,可以想成畢氏定理的升級版:C 是 90 度時 cos C = 0,就變回 a² + b² = c²。
範例:三角形兩邊 5 和 8,夾角 60 度,第三邊多長?c² = 25 + 64 − 2 × 5 × 8 × 0.5 = 89 − 40 = 49,c = 7。
正弦定理:a ÷ sin A = b ÷ sin B = c ÷ sin C = 外接圓直徑,知道兩角一邊就能求其他邊。
試試看:直角三角形斜邊 10,其中一個角是 30 度,這個角的對邊多長?sin 150° 是多少?
看答案
對邊 = 10 × sin 30° = 10 × 0.5 = 5;150° 在第二象限,y 是正的,sin 150° = sin 30° = 0.5。數列與級數
怎麼說:國中學過等差(每次加一樣多)和等比(每次乘一樣多),高一要學怎麼把它們加總起來。一張 0.1 公釐厚的紙對摺 10 次,厚度是 0.1 × 2¹⁰ = 102.4 公釐,已經超過 10 公分,這就是等比成長的威力。
Σ 符號是「加總」的簡寫,Σ 下面寫從哪裡開始、上面寫加到哪裡。例如 k 從 1 加到 10,就是 1 + 2 + … + 10 = 55。
範例(等比級數):1 + 2 + 4 + … + 2⁹,公式是 首項 × (公比ⁿ − 1) ÷ (公比 − 1) = 1 × (2¹⁰ − 1) ÷ 1 = 1023。
試試看:3 + 6 + 12 + 24 + 48 = ?
看答案
首項 3、公比 2、共 5 項:3 × (2⁵ − 1) ÷ (2 − 1) = 3 × 31 = 93。排列、組合、二項式定理
怎麼說:排列「在意順序」,組合「不在意順序」。從 5 個人選 3 個頒發金、銀、銅牌是排列;選 3 個人一起去比賽是組合。
範例:
- 排列:金牌 5 種選法、銀牌剩 4 種、銅牌剩 3 種,共 5 × 4 × 3 = 60 種。
- 組合:同樣 3 個人在排列裡會被算 3 × 2 × 1 = 6 次,所以 60 ÷ 6 = 10 種,記作 C(5, 3),課本寫成 C 的右上角 5、右下角 3。
二項式定理:(a + b)ⁿ 展開後的係數就是巴斯卡三角形那一列:
1
1 1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
所以 (a + b)³ = a³ + 3a²b + 3ab² + b³。
試試看:6 個人每兩人握一次手,一共握幾次?
看答案
兩人一組不分順序,是組合:C(6, 2) = 6 × 5 ÷ 2 = 15 次。古典機率、期望值
怎麼說:機率 = 符合條件的情況數 ÷ 全部情況數,前提是每種情況發生的機會一樣大。高中機率的難處通常是「數清楚有幾種」,所以要搭配排列組合。
範例:擲兩顆骰子,點數和是 7 的機率?全部有 6 × 6 = 36 種,和為 7 的有 (1,6)、(2,5)、(3,4)、(4,3)、(5,2)、(6,1) 共 6 種,機率 6/36 = 1/6。
範例(抽籤公平嗎):10 支籤裡有 3 支中獎,第一個人和第二個人抽中的機率一樣嗎?
- 第一個人:3/10。
- 第二個人:要看第一個人抽到什麼。(3/10) × (2/9) + (7/10) × (3/9) = 6/90 + 21/90 = 27/90 = 3/10。
一樣是 3/10,所以先抽後抽都公平。
期望值:「平均來說每次能拿到多少」,算法是每種結果的金額乘上它的機率,再全部加起來。
範例:100 張彩券中,1 張中 1000 元、5 張中 100 元,其他沒中。期望值 = 1000 × 1/100 + 100 × 5/100 = 10 + 5 = 15 元。如果一張賣 20 元,長期來看每張虧 5 元。
試試看:從 1 到 10 隨機抽一個數,是 3 的倍數的機率是多少?擲一顆骰子,擲到幾點就拿幾元,平均每次能拿多少?
看答案
3、6、9 共 3 個,機率 3/10;(1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6) ÷ 6 = 21 ÷ 6 = 3.5 元。數據分析
怎麼說:平均數告訴你「中心在哪裡」,標準差告訴你「資料散得多開」。
範例:兩組成績平均都是 70 分。
- A 組:68、70、72,每個人離平均只差 0~2 分,標準差約 1.6。
- B 組:50、70、90,每個人離平均差到 20 分,標準差約 16.3。
平均一樣,但 B 組程度落差大很多。標準差的算法是「每個數離平均多遠,平方後取平均,再開根號」。
相關係數介於 −1 和 1 之間,越接近 1 表示越一起變大,越接近 −1 表示一個變大另一個變小。
[!WARNING] 相關不代表因果。夏天冰淇淋賣得多、溺水的人也多,兩者正相關,但原因是天氣熱,不是吃冰淇淋造成溺水。
迴歸直線是最能代表散布圖趨勢的那一條直線,可以用來預測,例如用讀書時間預估考試分數。
試試看:資料 2、4、6、8、10 的平均數和標準差是多少?
看答案
平均 6;離平均的差是 −4、−2、0、2、4,平方是 16、4、0、4、16,平均是 40 ÷ 5 = 8,標準差 = √8 ≈ 2.83。十一年級(高二)
三角函數圖形、弧度、和差角公式
怎麼說:坐摩天輪時,你的高度會隨時間一高一低、不斷重複,畫出來就是 sin 函數的波浪形。轉一圈回到原位,就是一個「週期」;離中心最遠的距離是「振幅」。
弧度是另一種量角度的方式:180° = π 弧度,所以 90° = π/2、360° = 2π。
範例:摩天輪半徑 20 公尺,中心離地 25 公尺,高度 = 25 + 20 sin θ。sin θ 最大是 1、最小是 −1,所以最高 45 公尺、最低 5 公尺。
和差角公式:sin(A + B) = sin A cos B + cos A sin B,可以用 30°、45°、60° 這些熟悉的角,拼出其他角度的值。
範例:sin 75° = sin(45° + 30°) = (√2/2)(√3/2) + (√2/2)(1/2) = (√6 + √2)/4 ≈ 0.966。
疊合:sin x + √3 cos x 可以合成 2 sin(x + 60°),兩個波疊成一個波,馬上看得出最大值是 2、最小值是 −2。
試試看:y = 3 sin x 的最大值和最小值是多少?
看答案
sin x 介於 −1 和 1 之間,乘以 3 後最大值 3、最小值 −3。指數函數、對數函數
怎麼說:細菌每小時分裂成 2 倍,數量是 2ⁿ,這是指數成長,一開始慢、後來快得驚人。對數則是反過來問:「要等多久才會到這個數量?」
範例:1 隻細菌每小時加倍,幾小時後會超過 1000 隻?2ⁿ > 1000,兩邊取 log:n × 0.3010 > 3,n > 9.97,所以要 10 小時。
對數律:log(a × b) = log a + log b,把乘法變成加法。在計算機出現以前,天文學家就是靠對數表算大數字的乘法。
試試看:log₂ 32 = ?
看答案
2 的 5 次方是 32,所以 log₂ 32 = 5。平面向量、內積
怎麼說:向量是「有方向的箭頭」。導航說「往東 3 公里、再往北 4 公里」,兩個向量頭尾相接,合起來就是從起點直接指到終點的向量,長度是 √(3² + 4²) = 5 公里。
內積可以想成「一個力有多少用在這個方向上」。拉行李箱用 50 牛頓的力,拉桿和地面夾 60 度,真正往前拉的力是 50 × cos 60° = 25 牛頓。
範例(坐標算內積):(1, 2) 和 (3, 4) 的內積 = 1 × 3 + 2 × 4 = 11。
兩個向量內積是 0,代表互相垂直:(2, 1) 和 (−1, 2) 的內積 = −2 + 2 = 0。
試試看:(3, −2) 和 (4, 6) 互相垂直嗎?
看答案
內積 = 12 − 12 = 0,互相垂直。空間向量、空間中的平面與直線(數A)
怎麼說:把房間的一個牆角當成原點,沿著地板的兩條牆邊和往上的牆角線就是 x、y、z 三個軸,房間裡的每個點都可以用 (x, y, z) 表示。
平面方程式 ax + by + cz = d 裡的 (a, b, c) 叫「法向量」,就像一根垂直插在桌面上的筷子,決定了這個平面朝哪個方向。
範例:點 (1, 2, 3) 到原點的距離 = √(1² + 2² + 3²) = √14。
試試看:平面 x + 2y + 2z = 6 的法向量是什麼?原點到這個平面的距離是多少?
看答案
法向量 (1, 2, 2);距離 = 6 ÷ √(1 + 4 + 4) = 6 ÷ 3 = 2。矩陣
怎麼說:矩陣就是把數字排成一張表格。兩個矩陣相乘的規則是「左邊橫的一列,對上右邊直的一行,對應相乘再加起來」。
範例:A 店賣出紅茶 3 杯、綠茶 2 杯,B 店賣出紅茶 1 杯、綠茶 4 杯;紅茶一杯 30 元、綠茶一杯 25 元。兩家店各收入多少?
[ 3 2 ] [ 30 ] [ 3×30 + 2×25 ] [ 140 ]
[ 1 4 ] × [ 25 ] = [ 1×30 + 4×25 ] = [ 130 ]
A 店 140 元、B 店 130 元。數A 還會用矩陣解三元一次聯立方程式,以及描述圖形的旋轉、伸縮。
試試看:計算下面的矩陣乘法。
[ 2 1 ] [ 4 ]
[ 0 3 ] × [ 5 ]
看答案
第一列 2 × 4 + 1 × 5 = 13,第二列 0 × 4 + 3 × 5 = 15,答案是直的一行 13、15。條件機率、貝氏定理
怎麼說:已經知道某件事發生了,可能的範圍就縮小了,只要在縮小後的範圍裡重新數就好。
範例:擲兩顆骰子,已知點數和是 8,其中有一顆是 6 的機率?和為 8 的有 (2,6)、(3,5)、(4,4)、(5,3)、(6,2) 共 5 種,有 6 的是 2 種,機率 2/5。
貝氏定理是反過來問:已經看到結果,回頭推測是哪個原因造成的。
範例:工廠的 A 機器生產 60% 的零件、不良率 1%;B 機器生產 40%、不良率 3%。抽到一個不良品,它來自 B 機器的機率是多少?
- 來自 A 的不良品:0.6 × 0.01 = 0.006
- 來自 B 的不良品:0.4 × 0.03 = 0.012
不良品一共 0.018,其中 B 占 0.012 ÷ 0.018 = 2/3。B 機器的產量比較少,不良品卻有三分之二是它做的。
試試看:一個家庭有兩個小孩,已知至少有一個是女孩,兩個都是女孩的機率是多少?(假設生男生女的機會各一半)
看答案
全部情況是「男男、男女、女男、女女」,已知至少一個女孩,排除男男後剩 3 種,兩個都是女孩只有 1 種,機率 1/3。十二年級(高三,選修)
極限、微分
怎麼說:車子儀表板顯示的是「這一瞬間」的速度。如果只知道位置,可以算 1 秒內的平均速度、0.1 秒內的、0.01 秒內的……時間越取越短,平均速度會越來越接近某個值,這就是「極限」,那個值就是瞬間速度。
微分算的就是瞬間變化率,畫在圖上是切線的斜率。
範例:f(x) = x² 的導函數 f′(x) = 2x,所以在 x = 3 這一點,切線斜率是 6。
範例(求最大值):周長 20 公分的長方形,面積最大是多少?設長 x、寬 10 − x,面積 A = 10x − x²。A′ = 10 − 2x = 0,x = 5,也就是正方形時面積最大,5 × 5 = 25 平方公分。
試試看:f(x) = x³ − 3x 在哪些地方有極值?
看答案
f′(x) = 3x² − 3 = 0,x = 1 或 x = −1。積分、微積分基本定理
怎麼說:要算一塊彎曲圖形的面積,可以把它切成很多細長條,每條近似一個長方形,全部加起來。切得越細就越準,這就是積分。
微積分基本定理說:積分是微分的反運算。速度對時間積分,就得到走了多遠。
範例:y = x² 從 x = 0 到 x = 2 和 x 軸圍出的面積 = 2³ ÷ 3 = 8/3。因為 x³/3 微分後是 x²,所以把 2 和 0 代入 x³/3 相減就是答案。
試試看:y = 2x 從 x = 0 到 x = 3 和 x 軸圍出的面積是多少?
看答案
x² 微分是 2x,所以面積 = 3² − 0² = 9。用三角形驗算:底 3、高 6,3 × 6 ÷ 2 = 9。隨機變數、二項分布
怎麼說:把每次實驗的結果對應成一個數字,例如「投 3 次籃,進了幾球」可能是 0、1、2、3,這個數字就叫隨機變數。高一學的期望值,在這裡就是隨機變數的平均。
二項分布:同一件事重複做 n 次,每次成功機率都一樣,問恰好成功幾次。
範例:投籃命中率 0.6,投 3 次恰好進 2 次的機率 = C(3, 2) × 0.6² × 0.4 = 3 × 0.36 × 0.4 = 0.432。
二項分布的期望值有捷徑:次數 × 成功機率。投 3 次、命中率 0.6,平均進 3 × 0.6 = 1.8 球。
試試看:丟 4 次硬幣,恰好 2 次正面的機率是多少?
看答案
C(4, 2) × (1/2)⁴ = 6/16 = 3/8。複數與複數平面(數學甲)
怎麼說:i 是一個「平方等於 −1」的數。把複數 a + bi 畫在平面上,a 是橫軸、b 是縱軸,乘以 i 就等於把這個點繞原點逆時針轉 90 度:1 乘 i 變 i,再乘 i 變 −1,剛好轉了半圈。
範例:(2 + 3i)(1 − i) = 2 − 2i + 3i − 3i² = 2 + i + 3 = 5 + i。
試試看:(1 + i)² = ?