Введение
Арифметические вычисления, выполняемые исключительно в уме. Ментальная арифметика – это выполнение арифметических вычислений только с помощью человеческого мозга, без использования каких-либо вспомогательных средств (таких как карандаш и бумага) или устройств, например, калькулятора. Люди прибегают к ментальной арифметике, когда вычислительные инструменты недоступны, когда она оказывается быстрее других способов вычисления (например, традиционных школьных методов), или даже в соревновательном контексте. Ментальная арифметика часто включает в себя применение специальных приемов, разработанных для решения определенных типов задач. Людей с выдающимися способностями к ментальным вычислениям называют ментальными счетоводами или скоросчетчиками. Многие из этих приемов используют или основаны на десятичной системе счисления. Как правило, выбор системы счисления определяет, какой метод или методы следует использовать.
Mental calculation consists of arithmetical calculations using only the human brain, with no help from any supplies (such as pencil and paper) or devices such as a calculator. People may use mental calculation when computing tools are not available, when it is faster than other means of calculation (such as conventional educational institution methods), or even in a competitive context. Mental calculation often involves the use of specific techniques devised for specific types of problems. People with unusually high ability to perform mental calculations are called mental calculators or lightning calculators. Many of these techniques take advantage of or rely on the decimal numeral system. Usually, the choice of radix is what determines which method or methods to use.
Факторы
При умножении полезно помнить, что множители исходных чисел сохраняются. Например, утверждать, что 14 × 15 равно 201, было бы нелогично. Поскольку 15 кратно 5, то и произведение должно быть кратно 5. Аналогично, 14 кратно 2, поэтому произведение должно быть четным. Более того, любое число, кратное и 5, и 2, обязательно кратно 10, и в десятичной системе оно будет заканчиваться на 0. Правильный ответ – 210. Оно кратно 10, 7 (другому простому множителю 14) и 3 (другому простому множителю 15).
Прямые расчеты
Когда все цифры числа b меньше соответствующих цифр числа a, вычисление можно выполнять поразрядно. Например, чтобы вычислить 872 − 41, достаточно вычесть 1 из 2 в разряде единиц и 4 из 7 в разряде десятков: 831.
Косвенный расчет
Если вышеописанная ситуация неприменима, существует другой метод, известный как косвенный расчет.
Продукты расчета: a × b
Многие из этих методов работают благодаря свойству распределительности.
Квадратные числа очень близки к 50.
Предположим, нужно возвести в квадрат число n, близкое к 50. Это число можно представить как n = 50 − a, тогда его квадрат будет (50−a)2 = 502 − 100a + a2. Известно, что 502 равно 2500. Следовательно, из 2500 вычитают 100a, а затем прибавляют a2. Например, если нужно возвести в квадрат 48, которое равно 50 − 2, то из 2500 вычитают 200 и прибавляют 4, получая n2 = 2304. Для чисел, больших 50 (n = 50 + a), вместо вычитания прибавляют 100×a.
Вытягивая корни совершенных сил
Извлечение корней из полных степеней — распространенная задача. Сложность этой задачи зависит не от количества цифр в полной степени, а от требуемой точности, то есть от количества цифр в корне. Кроме того, сложность зависит от степени корня; поиск корней, степень которых взаимно проста с 10, несколько проще, поскольку цифры переставляются предсказуемым образом, как будет показано в следующем разделе.
Умная арифметика как психологическое умение
Умеренные физические нагрузки могут повысить эффективность выполнения умственной задачи, например, решения математических задач, выполняемой после них. Однако высокие уровни физической активности оказывают негативное влияние на выполнение умственных задач. Это означает, что чрезмерная физическая работа может снизить точность и скорость вычислений. Физиологические измерения, в частности электроэнцефалография (ЭЭГ), могут быть полезны для оценки умственной нагрузки. Использование ЭЭГ для измерения умственной нагрузки после различных уровней физической активности поможет определить оптимальный уровень физических усилий для повышения умственной работоспособности. Ранее проведенные исследования Ранджаны Мехты в Мичиганском технологическом университете включают недавнее исследование, в котором участники одновременно выполняли умственные и физические задачи. В этом исследовании изучалось влияние умственной нагрузки на физическую работоспособность при разных уровнях физических усилий, и было установлено, что одновременное выполнение умственных задач снижает физическую работоспособность, особенно при высоких уровнях физической нагрузки. Процедура Брауна-Петерсона – широко известная задача, использующая ментальную арифметику. Эта процедура, часто применяемая в когнитивных экспериментах, позволяет оценить влияние репетиции на длительность кратковременной памяти, в частности, с помощью умственного вычитания.
Чемпионат мира по умственным вычислениям
Первый чемпионат мира по ментальным вычислениям состоялся в 1997 году. Это событие проводится ежегодно. Он включает в себя ряд различных заданий, таких как сложение десяти десятизначных чисел, умножение двух восьмизначных чисел, вычисление квадратных корней, определение дня недели для заданных дат, вычисление кубических корней и некоторые неожиданные дополнительные задания.
Кубок мира по ментальному расчету
Первый чемпионат мира по ментальному счету (Mental Calculation World Cup) состоялся в 2004 году. Он проводится раз в два года. Соревнование состоит из шести различных заданий: сложение десяти десятизначных чисел, умножение двух восьмизначных чисел, вычисление квадратных корней, определение дня недели для заданных дат, вычисление кубических корней, а также несколько неожиданных дополнительных заданий.
Memoriad Всемирная память, умственные вычисления и Олимпийские игры по быстрому чтению
Memoriad – первая платформа, объединяющая соревнования по "счёту в уме", "памяти" и "скорочтению". Игры и соревнования проводятся в год Олимпийских игр, раз в четыре года. Первая международная Memoriad состоялась в Стамбуле, Турция, в 2008 году. Вторая Memoriad прошла в Анталии, Турция, 24–25 ноября 2012 года. В ней приняли участие 89 участников из 20 стран. Награды и денежные призы были вручены в общей сложности в 10 категориях, 5 из которых были посвящены счёту в уме (ментальное сложение, умножение, извлечение квадратного корня (не целого числа), вычисление дат в уме и флеш-анзан).