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2024年10月31日 星期四

大語言模型真的搞得懂人類的數學問題嗎?

 作者: Jack OmniXRI 2024/10/31

Dr345

今天剛好看了一個有趣的新聞[1]提到「面試官問 3, 4, 5 組成最大數字是多少? 博士神回答妙錄取」,結果答案是「5的43次方 543=1.1361030」,當然這是不用計算機的情況下最快的反應出的最佳答案,但如果仔細給計算機精算後會發覺最大數字應該是「3的(4的5次方)次方, 3(45),即3的1024次方 31024=3.73410488」才對,因為多了一個小括號就瞬間讓次方數達到最高。當然如果限制不能增加符號的話,那麼「4的53次方, 453=8.1121031」 才是最大值而不是「5的43次方」,所以這位面試官也不合格-

以下我們就拿這個題目來問幾個LLM,包括Google Gemini, OpenAI ChatGPT, Claude, Perplexity, Microsoft Copilot,看看誰能答的比較好。依序分三次問下列問題。

  1. 3,4,,5組成的最大數字是多少?
  2. 如果這是腦筋急轉彎的問題,有更好的解法嗎?
  3. 「3、4、5組成的最大數字」的答案好像不對,可以重新列出思考步驟,再給出正確答案嗎?

Google Gemini

Q:3,4,,5組成的最大數字是多少?

A:這個問題很有趣,乍看之下似乎很簡單,但其實包含了一些有趣的數學概念。

一般人的直覺答案:

大多數人會直接想到將數字由大到小排列,得到543。這確實是使用這三個數字,在不考慮其他運算的情況下,能組成的最大三位數。

博士的巧妙解答:

這位博士給出的答案是4的53次方。這個答案乍看之下似乎天馬行空,但其實背後隱藏著更深層的數學概念。

指數運算: 指數運算是一種將數字重複相乘的運算。例如,4的53次方表示將4連乘53次,得到的結果將是一個非常大的數字。
數字的表示方式: 數字可以有各種不同的表示方式,不侷限於阿拉伯數字。例如,我們可以用羅馬數字、二進位等方式來表示數字。
數學的開放性: 數學是一個充滿創造力的學科,沒有唯一的標準答案。只要符合邏輯,我們可以從不同的角度去思考問題,得到不同的解答。
為什麼博士的答案會被讚賞?

跳脫框架: 博士的答案跳脫了傳統的思維框架,展現了創新的思維能力。
數學素養: 博士對數學概念的理解非常深入,能夠靈活運用數學知識。
解決問題的能力: 博士能夠從不同的角度去思考問題,找到更為廣泛的解法。
總結:

這個問題的答案並非單一,而是多樣的。543是我們直觀的答案,而4的53次方則展現了數學的豐富性和創造性。這個問題提醒我們,在解決問題時,我們應該跳脫固定的思維模式,從多個角度去思考,才能找到更為全面和創新的答案。

思考延伸:

如果沒有限制數字的使用次數,那麼用3、4、5能組成的最大數字是多少?
如果我們可以加入其他的數學運算符號(例如+、-、×、÷),那麼用3、4、5能表示的最大數字是多少?
結論:

這個看似簡單的問題,其實引發了我們對數字、運算、以及數學思維的深入思考。它告訴我們,數學不僅僅是計算,更是一種探索和發現的過程。

希望這個回答能幫助你更好地理解這個問題!

Q:如果這是腦筋急轉彎的問題,有更好的解法嗎?

A:是的,如果將「3、4、5組成的最大數字」這題視為一個腦筋急轉彎,那麼確實有許多更具創意且出乎意料的解法。以下是一些可能的思路:

  1. 跳脫數字本身的限制
    文字遊戲: 將數字轉換為文字,例如「三」字筆畫數最多,因此「三」可以被視為最大的。
    單位換算: 將數字與單位結合,例如5公里顯然比4公尺大很多。
    其他表示方式: 除了阿拉伯數字,還有羅馬數字、二進位等,在不同的表示法下,數字的大小關係可能改變。
  2. 引入其他概念
    數學運算: 利用各種數學運算符號(+、-、×、÷、指數、根號等)來組合數字,創造出更大的數。
    集合概念: 將數字視為集合的元素,探討不同集合之間的大小關係。
    幾何概念: 將數字與幾何圖形結合,例如用數字表示面積或體積。
  3. 考慮情境與限制
    現實生活應用: 在特定的情境下,數字的大小可能會有不同的意義。例如,在電話號碼中,開頭數字為8的號碼通常被認為比較好。
    規則限定: 如果有額外的規則限制,答案可能會有變化。例如,如果限定只能使用一次加法,那麼答案就會不同。
  4. 發揮想像力
    創造新的數字系統: 設計一套全新的數字系統,其中3、4、5的相對大小與我們熟悉的數字系統不同。
    引入抽象概念: 將數字與抽象概念連結,例如將數字視為一種能量或價值。
    舉例來說,以下是一些腦筋急轉彎式的答案:

「五」這個字最長,所以「五」最大。
如果將數字視為樓層,那麼第五層比第四層高,所以5最大。
在羅馬數字中,V(5)比IV(4)大,所以5最大。
如果將數字與溫度對應,那麼5℃比4℃高,所以5最大。
總結

腦筋急轉彎的魅力就在於它的開放性和多樣性。沒有唯一的標準答案,只要你的答案有理有據,且能讓人眼前一亮,就是一個好答案。

提示: 在回答這類問題時,可以從以下幾個方面思考:

跳出框框: 不要被傳統的數學概念束縛。
發揮創意: 盡情發揮你的想像力。
考慮情境: 將問題置於不同的情境下思考。
希望這些思路能幫助你更深入地理解這道題,並激發你更多的創意!

Q:「3、4、5組成的最大數字」的答案好像不對,可以重新列出思考步驟,再給出正確答案嗎?

A:好的,我們一起來重新檢視這個問題。

問題:3、4、5組成的最大數字是多少?

常見誤區與分析:

直接排列: 大多數人會直覺地將數字由大到小排列,得到543。這個答案在限定三位數且只能使用一次每個數字的情況下是正確的。
指數運算: 有人提出4的53次方,這個答案從數學運算的角度來看是正確的,但它已經超出了一個簡單的數字組合的範疇,而是引入了更複雜的運算。
重新思考與正確答案:

如果我們將問題限制在只使用一次3、4、5這三個數字,且不進行任何運算,那麼543確實是所能組成的最大三位數。

但如果我們放寬限制,那麼答案將會變得多元化:

引入運算:
加法: 5 + 4 + 3 = 12
乘法: 5 × 4 × 3 = 60
指數: 543 或 453(這兩個數字都非常大,具體大小取決於運算的優先順序)
改變數字的表示方式:
羅馬數字: VIVIII(相當於9)
二進位: 將3、4、5轉換為二進位後進行組合
其他表示方式:
科學記數法: 將數字表示成a × 10^n的形式
分數: 將數字表示成分數的形式
結論:

「3、4、5組成的最大數字」這個問題的答案並非唯一,取決於我們對「數字」和「組成」的定義,以及是否允許使用運算。如果沒有明確的限制條件,那麼這個問題可以有無限多種解法。

因此,在回答這類問題時,我們需要先明確以下幾個方面:

數字的定義: 我們所指的數字是阿拉伯數字、羅馬數字,還是其他表示方式?
組成的方式: 我們可以對數字進行哪些操作?是簡單的排列組合,還是可以進行運算?
大小的比較: 我們如何比較不同形式的數字的大小?
只有在明確了這些條件之後,我們才能給出一個準確的答案。

所以,如果你能提供更詳細的限制條件,我就能給你一個更具體的答案。

例如,你可以問:

「如果只能用一次3、4、5,且只能進行加法運算,那麼最大數字是多少?」
「如果可以用任意次數的3、4、5,且可以進行任何運算,那麼最大數字是多少?」
這樣我就能針對你的問題,給你一個更精確的解答。

OpenAI ChatGPT

Q:3,4,,5組成的最大數字是多少?

A:用數字 3、4 和 5 組成的最大數字是 543。

Q:如果這是腦筋急轉彎的問題,有更好的解法嗎?

A:如果把這當成腦筋急轉彎,可以更有創意地解釋,例如:

「用 3、4 和 5 組成的最大數字是 9,因為 3 + 4 + 5 = 12,然後將 1 和 2 相加得到 9。」

這樣的答案會跳出常規,並符合腦筋急轉彎的思路。

Q:「3、4、5組成的最大數字」的答案好像不對,可以重新列出思考步驟,再給出正確答案嗎?

A:當然!讓我們重新來看這個問題:

題目是「用數字 3、4、5 組成的最大數字」。

思考步驟
我們可以用數字 3、4 和 5 組成不同的排列,以得到最大數字。
所有排列方式包括:
543
534
453
435
354
345
從這些排列中,最大的數字是 543。
最終答案
所以,用數字 3、4 和 5 組成的最大數字是 543。

Claude

Q:3,4,,5組成的最大數字是多少?

A:讓我思考一下這個問題。
要用數字3、4、5組成最大的數字,只需要將這些數字按照從大到小的順序排列。
所以:
5 > 4 > 3
因此最大的數字是: 543

Q:如果這是腦筋急轉彎的問題,有更好的解法嗎?

A:啊!讓我從另一個角度思考這個問題。
如果這是腦筋急轉彎的問題,我們可以考慮:

把這些數字拿來做運算,而不是單純排列
可能有特殊的數學技巧可以運用

思考了一下,我發現:
5³ + 4 = 129
這比單純排列成 543 要大得多!
所以答案是 129
這就是典型的腦筋急轉彎題目,表面上看起來很簡單,但需要跳出常規思維,用不同的方式思考才能找到更好的解答。
您覺得這個解法如何?或者您有想到其他可能的解法嗎?

Q:「3、4、5組成的最大數字」的答案好像不對,可以重新列出思考步驟,再給出正確答案嗎?

A:好的,讓我重新仔細思考這個問題。
思考步驟:

題目要求「3、4、5組成的最大數字」
有兩種可能的解讀方式:
a. 直接排列這三個數字
b. 用這三個數字做運算

方案 a:排列

將3、4、5從大到小排列 = 543

方案 b:運算

可以使用乘方:5³ = 125
可以使用乘法:5 × 4 × 3 = 60
可以使用加法:5 + 4 + 3 = 12
可以使用其他組合

比較所有結果:

543 (排列)
125 (5的3次方)
60 (相乘)
12 (相加)

答案是:543
我剛才的回答錯了,因為:

題目要求的是「數字」而不是「算式的結果」
5³ + 4 = 129 雖然數值較大,但已經不符合「由3、4、5組成」的條件

抱歉之前的答案有誤,希望這次的思考過程和答案更清楚準確。

Perplexity

Q:3,4,,5組成的最大數字是多少?

A:要用數字 3、4 和 5 組合成的最大數字是 543。這個結果是通過將這三個數字按從大到小的順序排列而得出的。

Q:如果這是腦筋急轉彎的問題,有更好的解法嗎?

A:如果將“3、4、5”作為腦筋急轉彎的問題,可以考慮更具創意的解法。例如,可以將這三個數字視為代表某種事物,而不是單純的數字排列。以下是幾個可能的思路:
組合意義:可以詢問“3、4、5分別代表什麽?”比如,3代表三角形,4代表四邊形,5代表五邊形,這樣的組合可以引導到幾何圖形的討論。
數學運算:可以將它們看作數學運算的結果,比如“3 + 4 + 5 = 12”,然後問“這個結果能組成什麽?”引導思考更深層次的數學概念。
時間和日期:可以將這三個數字視為時間或日期的組成部分,例如“3月4日和5日有什麽特別的活動?”這樣的問題可以引發對特定事件或節日的討論。
通過這些方式,可以使問題更具趣味性和深度,而不僅僅是簡單的數字排列。

Q:「3、4、5組成的最大數字」的答案好像不對,可以重新列出思考步驟,再給出正確答案嗎?

A:當然可以!我們可以重新思考“3、4、5”組合成的最大數字的問題。以下是詳細的思考步驟:
思考步驟
理解題目:題目要求用數字3、4和5組合成一個最大數字。
排列數字:為了得到最大數字,我們需要將這三個數字按從大到小的順序排列。
排列組合:
可能的排列組合有:
543
534
453
435
354
345
找出最大值:通過比較這些組合,發現最大的組合是 543。
正確答案
因此,用數字 3、4 和 5 組合成的最大數字是 543。如果之前的回答讓您產生困惑,我深表歉意!希望這次的解釋更加清晰。

Microsoft Copilot

Q:3,4,,5組成的最大數字是多少?

A:簡單!把這三個數字按降序排列,我們得到 543,這就是用 3、4 和 5 組成的最大數字。你會用這些數字組成其他有趣的組合嗎?

Q:如果這是腦筋急轉彎的問題,有更好的解法嗎?

A:好的,腦筋急轉彎通常會玩一些文字遊戲或者利用數字的特性。如果用 3,4,5 組成的最大數字不是 543,那麼這可能涉及數字的特殊排列或含義。假設我們解釋為「最大」涉及數字總和,我們可以考慮將數字進行排列和連接,比如:

5 * 4 * 3 = 60

Q:「3、4、5組成的最大數字」的答案好像不對,可以重新列出思考步驟,再給出正確答案嗎?

A:當我們講到“用3、4、5組成的最大數字”時,如果不只是簡單地按降序排列,可以有更多角度去思考。例如,如果我們說的是排列和組合,那麽以任意排列的方式,有可能形成不同的數值:

543、534、453、435、354、345

小結

這個問題從人類思路大致上會幾個方向完成,一是從單一數字重新排列,二是增加數學式來改變(如乘法、指數),三是如何讓指數最大化。而從以上大語言模型回答來看,並沒有一個模型可推論出「增加括號」來試圖讓答案更厲害(數字更大)。 Gemini 第一擊就直接翻出新(舊)聞來回答,算是不會落入訓練資料過時問題,而是整合大語言模型及搜尋引擎的優勢。而提到使用指數讓數字變大的只有 Gemini 和 Perplexity ,但只有 Gemini 回答上較接近人類回答,但可惜它並未真的去計算,所以答案也不是最佳的。

以上只是簡單測試一下,或許是中文比起英文更難理解,因為話中有話,也或者這樣複雜的思路沒人放在網路上,所以沒有相關數學解題資料集可參考。不管如何現階段的大語言模型已有不錯的表現了,但我們得到答案後還是得仔細排查,而非照單全收,不然就失去自我判斷能力了。不知大家更喜歡哪家給出來的解法呢?還是你有更厲害的答案呢?歡迎一起來交流一下。

參考文獻

[1] 中時新聞網,面試官問「3、4、5組成最大數字是多少?」 博士神回答秒錄取
https://www.chinatimes.com/realtimenews/20241030000016-260405

延伸閱讀

[A] 許哲豪,大型語言模型真的能解所有疑難雜症了嗎?
https://omnixri.blogspot.com/2024/09/blog-post.html

[B] 許哲豪,黑箱AI真的能被解釋?
https://omnixri.blogspot.com/2020/05/ai.html

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