
坦尼娅想听睡前故事
坦尼娅已经12岁了,但她仍然希望有人在睡前给她讲故事。你也许会说她是个被宠坏的孩子;更准确地说,她是个聪明却有点被宠坏的孩子。爷爷经常给她讲睡前故事,但这次爷爷出差了。坦尼娅去找妈妈,妈妈却很忙。于是,她跑到奶奶身边,开始抱怨。
坦尼娅:奶奶,您从来不给我讲故事。今天给我讲一个吧,求您了。
奶奶:好,好,我给你讲一个。我们去你的房间吧。
坦尼娅:我要听一个真正的故事,可不要那种短得只有“从前有个国王和王后,后来他们俩都去世了”的故事。
奶奶说她的故事永远讲不完
奶奶:亲爱的坦尼娅,我要给你讲一个永远不会结束的故事。(坦尼娅听得睁大了眼睛。)从前,有一位富有的农场主,他有一座大粮仓,用来储存收获的玉米。粮仓非常大,里面装满了数不清的玉米粒。粮仓四周都封得严严实实,只有后面有一个谁也没注意到的小洞。有一天,一只麻雀发现了这个洞,也看见了洞后面的玉米粒。它钻进去,叼了一粒玉米,然后飞走了。
坦尼娅:奶奶,我还以为这是个很长的故事呢。后来呢?
奶奶:那只麻雀告诉了它的一位朋友。于是,两只麻雀马上一起飞来,各叼走一粒玉米,一共叼走了2粒。
坦尼娅:然后呢?
奶奶:这两只麻雀各自又告诉了一位朋友,于是来了4只麻雀,每只都叼走一粒玉米。
坦尼娅已经不再睁大眼睛了,但还是问:然后呢?
奶奶:这4只麻雀又各自告诉了一位朋友,于是来了8只麻雀,每只叼走一粒玉米。接着,这8只麻雀又各自告诉了一位朋友,于是来了16只麻雀,每只又叼走一粒玉米。
奶奶看见坦尼娅已经睡着了,但为了确认,又补充说:“然后,这16只麻雀各自告诉了一位朋友,于是来了32只麻雀,每只叼走一粒玉米。”
坦尼娅已经睡得很香了。
第二天早上,坦尼娅照常起床、准备好后去上学。放学回家后,她和妈妈聊了起来。
坦尼娅:妈妈,奶奶骗人。
妈妈(责备地):坦尼娅,不许这样说长辈。她是你的奶奶,而且很爱你。
坦尼娅:妈妈,她说要讲一个永远讲不完的故事,可那个故事一定会结束的。
坦尼娅把整个故事讲给了妈妈听。
指数不断增加
妈妈:首先,我来告诉你应该从这个故事里学到什么,然后我们再讨论故事究竟会不会结束。你在数学课上会学到指数增长函数。这类函数有底数和指数。在这个例子中,底数是2,随着每一轮麻雀飞来,指数不断增加:2、2 × 2、2 × 2 × 2、2 × 2 × 2 × 2,依此类推。奶奶也可以说,每只鸟每次带来2位(或其他数量的)新朋友。如果每一轮的鸟数变成上一轮的3倍,那么每次飞来的鸟就会比上一次多两倍。
坦尼娅:妈妈,我有两个问题。
妈妈:好,亲爱的,先问第一个吧。
坦尼娅:如果每次被叼走的玉米粒越来越多,粮仓里的玉米迟早不会被叼光吗?可怜的麻雀们只好空着嘴回去,奶奶的故事也就结束了。
妈妈:你说得对。奶奶假设粮仓里有无限多的玉米粒,这个假设是错误的。玉米粒的数量是有限的,所以故事终究会结束。
坦尼娅:看来奶奶不知道我能数到很大的数字。
妈妈:你说有两个问题。第二个是什么?
现实生活中的指数
坦尼娅:现实生活中也会发生这样的事吗?
妈妈:某种程度上会。你出生时,奶奶在银行存了10,000美元,作为你将来上大学的教育基金。银行承诺每年支付10%的利息,而且每年复利一次。
坦尼娅:那是什么意思?
妈妈:利息有两种计算方式。一种叫单利。按照单利计算,银行每年给你1,000美元的利息,也就是10,000美元的10%。11年后,你总共获得11,000美元利息,银行里的钱就有21,000美元了。
坦尼娅:那很好呀,妈妈。复利又是什么?是不是更好?
妈妈:计算复利时,第一年银行也给你1,000美元利息,但你把这笔利息继续存入账户,于是账户里就有11,000美元。第二年,银行按11,000美元计算10%的利息,也就是1,100美元。此后每年,你都把利息留在账户里,让这些利息也继续产生新的利息。这个过程不断重复。
坦尼娅:那现在账户里有多少钱?
妈妈:你要到18岁、需要上大学时才能用这笔钱。我想你应该自己算一算。愿意的话,也可以请廷库帮忙。
坦尼娅去找廷库,说:“我们来算一道题吧。”廷库开始一个数字一个数字地算,算了很久也没算完。坦尼娅叫他停下来,说一定有更简单的办法,因为妈妈说过这是指数函数的例子。两人决定先假设最初只存入1美元,这样更容易计算。第一年后,金额是1 × 1.11美元;第二年后是1 × 1.12美元;依此类推,18年后是1 × 1.118美元,约为5.559917美元。因为奶奶最初存入的是10,000美元,所以18年后的金额就是10,000 × 5.559917 = 55,599.17美元。坦尼娅明白,奶奶的礼物会帮上大忙,但要完成大学学业,她还需要更多的钱。她并不担心,因为她知道家里的其他人也会帮助她。
挑战题
2013年,玛纳尔的爸爸说,他每天给她2美元零花钱,因为他在玛纳尔这个年龄时,每天得到的零花钱也是2美元,而他比玛纳尔大30岁。玛纳尔对此不太满意,尤其是坦尼娅告诉她,过去30年加拿大的年平均通货膨胀率为4%。这意味着物价每年上涨4%。玛纳尔想知道,向爸爸要求多少零花钱才算公平。你算出来是多少?
解答:这是指数函数的一个例子。如果每年增长4%,那么每年的金额都会变成前一年的1.04倍。公式为:
最终金额 = 初始金额 × 1.04年数
这里,最初每天的零花钱是2美元,经过了30年,因此最终金额为2 × 1.0430 ≈ 6.49美元。玛纳尔可以据此向爸爸提出,每天6.49美元才相当于爸爸当年2美元的购买力。