为什么不能经由屏幕对角线比 5.1 : 7.9 很快地反应出面积比近乎是 1 : 2 ,以致于发现这个事实的时候,会有人来知乎上提问?
即使我知道相似图形的面积之比,等于边长(或对角线)平方之比。即使我知道 MX3 是 5.1 英寸的大屏手机,iPad mini 则是 7.9 英寸的小尺寸平板。盯着上面两句话,如果不经过一个用来说服我的计算(唔,这个比例大概是 5 : 8,屏幕形状相似,面积比大概是 25 : 64 吧),我还是会难以想象面积比竟然早已达到了 1 : 2、甚至 2.5。
我看看我是怎么想的:
如果手头没有任何设备,只凭借记忆中的画面想象一个 5.1 英寸和 7.9 英寸的屏幕,对于我来说,大概是这样的感觉。
这个问题类似于:能快速反应出深灰色的方形和浅灰色方形的面积比吗?
这个问题的答案是:边长比是 1 : √2,面积比是 1 : 2。
虽然让人无话可说,但是难以信服的感觉挥之不去啊…
好吧,那一张 A4 纸和 A3 纸的面积之比是多少?(如果你知道答案,盯着这张图来说服自己是那个答案)
答案还是 1 : 2。不过,和上面正方形的图不同:虽然知道了 1 : 2 这个事实同样让我惊讶,但是下面的图解却让人不得不信服——因为 A4 长边和 A3 短边在下方对齐而相等,而 A3 长边则明显是 A4 短边的 2 倍长度…
我猜测是这样的:人的直觉想象,只能将变量控制在极少的情况下才能进行。对于「根据一纬长度变化,想象二维面积的变化」这件事来说,2 个长度变量的变化就足以让直觉失灵,必须通过计算、或者通过某种方法(比如移动图形)到大概只有 1 个变量的区别明显时,才能得出令自己信服的结论。
如果把 MX3 和 iPad mini 这么摆,不用算也能接受 mini 的屏幕比两个 MX3 都大了吧…
对角线长度可以用来参考面积,但不能细究,还是得算。不光是因为面积比是对角线平方之比、更因为不同屏幕的长宽比不同。
7.9 英寸比 7 英寸多了 35% 的面积!其中长宽比的变化大概增加了 8% 的影响(更接近正方形)。
不过,即使是同长宽比的屏幕,由 7 英寸到 7.9 英寸,也增加了 ( 7.9 × 7.9 ) / ( 7 × 7 ) - 1 ≈ 27% 的面积。而同比例的 9.7 英寸 iPad Air 比 7.9 英寸的 iPad mini 增加了约 51% 的面积!
我觉得这种「长度变化使面积变化难以想象」是个经典的直觉欺骗。上面所有反直觉的事例,我们都只能「别瞎想,低头算」。
再举两个例子:
去披萨店,我想要吃一份 12 英寸的披萨饼,店家没有 12 英寸的烤盘,问我能不能用 2 个 8 英寸披萨代替。我是否应该答应?
店家看我皱着眉头,拿出了早已准备好的图片:
真是一点帮助都没有啊!
想不出来,只有算了才知道:2 个 8 英寸披萨面积要小于 1 个 12 英寸披萨。
另一个例子更现实一些:从更大的像素工作面积来看,应该购买 3 台 1920 × 1200 显示器,还是 2 台 2560 × 1440 显示器呢?
画个图看看:
真是一点帮助都没有啊!
想不出来,只有算了才知道:3 台 1920 × 1200 显示器的像素也没 2 台 2560 × 1440 的显示器像素多。而 3 台 24 英寸显示器可比 2 台 27 寸显示器要占地方的多。(不过看京东价, 3 台 U2412M(1800 元 × 3)可比 2 台 U2713HM(4300 元 × 2)便宜多了…)
总而言之,7.9 英寸 iPad mini 的屏幕要比 5.1 英寸的 MX3 大一倍还多这事儿,惊讶是正常的,因为确实是难想象。
不过,在难以想象或违反直觉的时候动笔算算,这不就是数学教育的意义嘛…
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写完了才反应过来,题主可能只是把 5.1 英寸和 7.9 英寸当成是面积的度量单位,而不知道是对角线的长度,就像我曾经不知道 12 英寸披萨指的是直径一样…
不过为了不删答案,我还是认为题主知道那是对角线长度吧…