用動力學在 3.14 分鐘內理解 e^(iπ) | DE5:英語精讀講義
3Blue1Brown
影片簡介:這段數學講解從「導數等於自身」這項性質理解指數函數,以數線上的運動說明成長與衰減,再把乘以 i 解釋為複數平面上的九十度旋轉,從而直觀推得 e^(iπ) = -1,最後以對指數記號的質疑收束。 主要英語知識點: 1. “The farther” / “the faster”(文法與句型):掌握「越……,就越……」的成對比較結構,能清楚表達兩個量如何同步變化,而不是把兩個比較級當成互不相關的描述。 2. “out of hand”(慣用語與比喻表達):理解它表示情勢迅速變得難以控制,並能區分這個非字面意思與跟「手」有關的逐字解讀。 3. “spare you the full rant”(會話語用與態度):辨識說話者用幽默方式表示「不讓你承受一大段抱怨」,並學會用 spare someone something 體貼地省去不必要的內容。
本篇講解
One way to think about the function e to the t is to ask what properties does it have? 表達脈絡
0:00思考函數 e^t 的一種方式是問:它有什麼性質?
One way to think about ... is to ...:引入一種思考觀點
One way to think about X 這個框架會引入一種理解 X 的可能觀點或方法。這裡的 way 指思考方式,不是實際路線,也不是一套固定步驟。 更完整的結構 One way to think about X is to Y 會把抽象主題轉成一個具體動作。在本句中,這個動作是詢問函數具有哪些性質,因此這個框架自然地帶出後面的問題。
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用一個表示「引入一種可能觀點」的四字詞組完成句子:「____ the budget is to separate needs from wants.」
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One way to think about
from some points of view:限定判斷範圍
From some points of view 是一個限定觀點的表達。它表示,從某些觀點或判斷標準來看,把這個特徵稱為「定義性的性質」是合理的,但不表示在所有分析方式下都一定如此。 這個詞組位於兩個逗號之間,充當插入式限定語:主要判斷在它前後繼續,而這個詞組縮小了判斷成立的範圍。這裡的 points of view 指分析觀點,不是實際的觀看位置。
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這句話中的詞組是什麼意思?“From some points of view, the plan is a success.”
- 所有人都認為這項計畫完全成功。
- 從某些觀點來看,這項計畫可以被判斷為成功。
- 只有從某個實際觀看位置看,這項計畫才顯得成功。
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從某些觀點來看,這項計畫可以被判斷為成功。
它自己的導函數
所有格片語“its own derivative”表示「那個函數本身的導函數」。這裡的 its 指該函數,own 用來加強語氣;own 不是表示「擁有」的動詞。 在完整句型“it is its own derivative”中,is 表示兩者相同:對這個函數微分後,得到的仍是同一個函數。可套用的句型是「所有格限定詞 + own + 名詞」,用來強調該名詞與所有者之間的特定關係;周圍的動詞會說明這種關係是同一、創造、選擇,還是其他關係。
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哪一個句子表示「對函數微分後,得到的仍是函數本身」?
- The function owns its derivative.
- The function has its own derivative.
- The function is its own derivative.
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The function is its own derivative.
輸入零會傳回一
Inputting 是 input 的 -ing 形式,並在這裡當主詞,表示「把一個值輸入函數」。zero 是被輸入的值。 在技術語境中,returns 表示「產生某個輸出」。因此,inputting zero returns one 的意思是:輸入零時,函數的輸出是一。這裡的 return 不是「回來」或「歸還某個物品」。
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在英文句子“In this program, entering 4 returns 16,”中,returns 是什麼意思?
- 把 16 歸還給它的所有者
- 把 16 移到較前面的位置
- 產生 16 作為輸出
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產生 16 作為輸出
illustrate what this means with a physical model:用實體模型說明含義
這裡的 illustrate 表示「把一個想法說清楚、讓它更容易理解」,不一定是「畫一幅圖」。what this means 是被說明的內容。 illustrate A with B 這個結構表示「運用 B 闡明 A」。本句的 B 是實體模型;在其他情境中,也可以是例子、圖表或類比。
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哪個句子中的 illustrate 表示「運用某個事物把想法說清楚」?
- She illustrated the safety rule with a simple diagram.
- She illustrated a dragon for the storybook.
- She placed the model beside the screen.
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She illustrated the safety rule with a simple diagram.
If e to the t describes your position on a number line as a function of time, 用詞
0:19如果 e^t 描述了你在數線上位置隨時間變化的函數,
as a function of time:作為時間的函數
在數學和科學語境中,as a function of time 表示某個量以時間來描述:它的值取決於輸入的時間。這裡,位置是依變數,時間是輸入變數。
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在“The position is given as a function of time”中,as a function of time 是什麼意思?
- 時間是位置的用途。
- 位置被用來測量時間。
- 位置被描述為取決於時間。
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位置被描述為取決於時間。
what this equation is saying is that...:解釋資訊的含義
句型 what X is saying is that ... 表示「X 傳達的訊息或含義是這樣的」。整個 what 子句作主詞,that 子句則用淺白的話說出這個含義。 這裡的 saying 是比喻用法:方程式並不會真的說話。說話者用這個句型解釋方程式得出的結論,也就是速度始終等於位置。
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請用由 what + this chart + is saying + is that 組成的確切解釋句型完成句子:____ demand peaks in July.
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What this chart is saying is that
The farther..., the faster...:表示兩個量同步變化
成對結構 the + 比較級 ..., the + 比較級 ... 把兩個同步變化的量連結起來。第一個子句提出一種變化,第二個子句則提出相應的變化。 在本句中,離零點的距離越大,速度就越快。這裡的 the 是這個句型的固定標記,不是定冠詞。
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請使用 more 和 easier 完成成對比較結構的兩個部分:____ you practice, ____ the song becomes.
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The more · the easier
paints a very strong intuitive picture of how the function must grow. 慣用語
0:45已經非常直觀地描繪出了這個函數的增長方式。
even before knowing:某個結果已經提早成立
even before + -ing 表示某件事在更早的階段就已經成立,此時所說的動作還未完成,或所說的狀態還未達到。even 加強語氣,表示這個提早出現的結果可能令人意外,或特別有用。 這裡的 knowing 是介系詞 before 後面的 -ing 形式,不是進行式的一部分。這個片語表示,即使沒有先算出精確值,也已經能形成直觀的理解。
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用 even before 和動詞 read 完成句子:Maya understood the main idea ____ the final chapter.
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even before reading
associate each position with a velocity:associate A with B 結構
associate A with B 表示在 A 和 B 之間建立或辨認出一種聯繫。本句中,每個位置都在概念上和相對應的速度配對;這裡的 associate 不是「與某人交往」。 結構是 associate + A + with + B。它可用來說明資料、觀點、記憶和原因中的聯繫、配對或關係。
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完成 associate A with B 結構:Weather watchers associate dark clouds ____ coming rain.
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with
paints a very strong intuitive picture of:形成清楚的心中圖像
這裡的 paint a picture of 是比喻用法,意思是讓人對某件事形成清楚、生動的理解,而不是真的作畫。very strong 和 intuitive 表示這種理解格外鮮明、直觀,不必先推演每個形式化細節也能掌握。 可重複運用的結構是 paint a picture of + 名詞或子句。描述、模型、例子或一組證據都可以藉由幫助人形成整體的心中圖像來 paint a picture。
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在句子“The timeline paints a clear picture of how the outage began,”中,paints a clear picture of 是什麼意思?
- 它讓人清楚地整體了解這次服務中斷。
- 它表示這次服務中斷是由一幅畫造成的。
- 它表示有人親手畫出了這次服務中斷。
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它讓人清楚地整體了解這次服務中斷。
at an accelerating rate:速度本身持續增大
At an accelerating rate 表示變化的速率本身會隨時間繼續增大。它不只是說某個事物在某一刻移動得快或變化得快,而是說後一個時間區間的變化速度比前一個更大。 在本句中,accelerating 修飾 rate。它和 you'll be accelerating 搭配,表示加速的程度還會越來越強,進一步強化事情很快就會變得難以控制的感覺。
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用本課的四字目標片語完成句子;這個片語表示速度本身不斷增大:The snowball is growing ____, gaining more snow each second than in the second before.
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at an accelerating rate
out of hand:失去控制
這裡的 out of hand 意思是「不再受控制或難以管理」。在 things getting out of hand 中,get 表示狀態變化:局面正從可控變成失控。 這個片語描述問題、過程、人群、費用或衝突所處的狀態,不只是移動得很快。quickly 說明失去控制的過程有多快。
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用表示「正變得難以控制」的片語完成句子:The noise at the party is getting ____.
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out of hand
rather than attaching:引出被捨棄的動作
Rather than attaching 引出沒有被選擇的動作。-ing 形式把 attach 表示成一項活動,也就是「不是去進行附加這個動作」。 放在句首時,這個片語先交代被捨棄的方法,再給出首選步驟 first double ... then attach it。它對比的是兩種做法,並不表示動作發生的先後。attaching 的隱含執行者與 double 和 attach 所指示的人相同。
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使用 rather than 和 attach 的 -ing 形式完成指示:____ the label immediately, check its position first.
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Rather than attaching
in such a way that + 子句
in such a way that 引出一個子句,說明動作是如何進行的。that 子句具體限定了 way 所指的方式;在這裡,移動必須安排成速度始終是位置的兩倍。 這個結構適合精確說明:動作 + in such a way that + 必須符合的條件或達到的結果。這裡的 way 不是實際的道路或路線。
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使用表示「以確保某個結果的方式」的五字結構完成指示:Arrange the desks ____ every student can see the board.
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in such a way that
all the more:因某個原因而程度更強
all the more 是固定的程度表達,意思是「更加、越發」,通常表示前面剛提到或語境中明確的原因讓程度進一步增強。這裡,前面的推論讓這種失控的成長顯得更加難以控制。 這個片語修飾形容詞片語 out of control。all 是完整表達 all the more 的一部分,不表示「所有」,也不修飾複數名詞。
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用表示「因為這個事實而更加……」的三字片語完成句子:The broken lock made the empty house ____ unsettling.
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all the more
then your velocity vector is always negative 0.5 times your position vector,
1:35那麼你的速度向量就始終是位置向量的 -0.5 倍,
scale its length by a half:把長度縮放為一半
這裡的 scale 是技術用語中的動詞,意思是「用一個係數乘上某個測量值來改變它」。係數放在 by 後面:scale the length by a half 就是把原長度乘以 1/2。 因此,新長度是原長度的一半。這不是減去固定的半個單位。
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用例句中表示係數的三個字補完整指令:Scale its length ____.
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by a half
that your velocity always matches this flipped and squished copy of your position vector,
1:46也就是讓你的速度始終與這個翻轉且縮小的位置向量副本相匹配,
exponential decay towards zero:指數衰減並趨近於零
Exponential decay(指數衰減)是指一個量在相等的時間間隔內反覆按相同比例減小。隨著這個量變小,每次減少的絕對數值也會變小。 Towards zero 表示數值愈來愈接近零。在理想的指數模型中,它不一定會在任何有限時間內正好等於零。
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哪一項最符合「exponential decay towards zero」的意思?
- 這個量在相等間隔內按相同比例減小,並愈來愈接近零。
- 這個量維持不變,然後突然變成零。
- 這個量在相等間隔內減去相同的固定值,而且一定會到達零。
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這個量在相等間隔內按相同比例減小,並愈來愈接近零。
用「But what about if ...?」提出帶轉折的假設
「But what about if ...?」會引入一個新的可能條件,請聽者一起思考。本句中,說話者把常數換成 i,用較難的情況檢驗前面的想法是否仍然成立。 「But」表示與剛才討論的內容形成轉折,「what about if」則開啟假設條件。可套用的結構是:「But what about if + 主詞 + 動詞 ...?」
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請用口語句型「But what about if」完成回應:「The rule works when the value is positive.」 「____ the value is zero?」
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But what about if
Well, now the derivative of your position will always be i times itself,
2:07嗯,現在你位置的導數將始終是它本身的 i 倍,
and multiplying by i has the effect of rotating numbers 90 degrees. 片語搭配
2:11而乘以 i 會產生將數字旋轉 90 度的效果。
用「has the effect of + -ing」客觀說明結果
「Has the effect of」的意思是「產生……的結果」。在本句語境中,乘以 i 會產生旋轉 90 度的結果。 結構是「have/has the effect of + 名詞或 -ing 形式」。這裡的「of」是介系詞,所以後面接「rotating」,而不是「rotate」。這種說法著重可觀察到的結果,而不是行為者的意圖。
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請用「has the effect of」完成句子:Installing brighter lights ____ making the room feel larger.
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has the effect of
as you might expect:提示自然推導出的結論
as you might expect 告訴聽者,接下來的觀點是根據前面資訊自然推導出來的。它把新結論連回先前的推理,引導聽者理解資訊之間的關係。 這裡的 might 會緩和語氣:說話者把結論說成合理且可預期,但不會顯得太武斷。它並不表示這個結論發生的可能性很低。
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例句中的 as you might expect 有什麼作用?
- 它表示說話者認為接下來的觀點很不可能成立。
- 它把接下來的觀點呈現為前面推理自然推導出的結果,同時緩和語氣。
- 它在不連結前文的情況下轉換話題。
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它把接下來的觀點呈現為前面推理自然推導出的結果,同時緩和語氣。
thinking beyond the number line:擴展概念架構
thinking beyond the number line 中的 beyond 是比喻用法。它表示離開一維模型的限制,而不是沿著數線移到更遠的位置。 think beyond + 限制或架構這個句型表示思考目前架構無法呈現的內容。本句中,複數平面就是範圍更廣的架構。
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例句中的 thinking beyond the number line 是什麼意思?
- 沿同一條數線移到更遠的位置
- 使用比一維數線更廣的數學架構
- 完全忽略數學模型
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使用比一維數線更廣的數學架構
the velocity at that time will be a 90 degree rotation of that position.
2:28在那個時間的速度都會是該位置旋轉 90 度的結果。
come across:遇到或發現
這裡,come across 表示「遇到」或「在探索各種可能性時發現」。名詞片語 possible positions 是它的受詞,完整關係可理解為 possible positions (that) you might come across。 這個片語常把相遇或發現說成不是事先計畫好的,或是在過程中碰到的,而不是刻意尋找的。
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在 “During the survey, we came across an unexpected pattern,” 中,came across 是什麼意思?
- 在過程中發現或遇到了它
- 讓它顯得更令人印象深刻
- 從它的一側移動到了另一側
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在過程中發現或遇到了它
shrink things down:縮小它們的尺寸
Shrink things down 表示「把這些東西縮小」,通常是為了讓它們符合合適的尺寸或占用較少空間。down 強調尺寸變小,並不表示這些東西往下移動。 Shrink ... down 可以被受詞分開。在例句中,名詞受詞 things 位於 shrink 和 down 之間。名詞也可以放在 down 後面,但代名詞一定要放在中間:要說 shrink it down,不能說 shrink down it。
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使用 shrink ... down,並把代名詞放在正確位置:This photo is too large, so I'll ____ before I send it.
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shrink it down
where your velocity is always matching the vector that it's passing through,
2:50能讓你的速度始終與它經過的向量相匹配,
at a speed of one unit per second(以每秒一個單位的速度)
at a speed of one unit per second 構成一個完整的速度測量表達。at a speed of 引出速率,one unit 說明移動了多少距離,per second 則給出計時基準。 這裡的 per 是「每一個」的意思,不是「大約」。可套用的結構是 at a speed of + 數值和距離單位 + per + 時間單位。
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用構成速度表達的兩個介系詞完成句子:The robot moves ____ a speed of two meters ____ second.
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at · per
should be:表示預期結論
在這句話中,should be 表示根據前面推理得出的預期結論。說話者的意思是:如果推理正確,結果就是負一。 這裡的 should be 不表示建議或義務。這種推論用法常見於核對計算、進行診斷,或根據已知事實預測結果。
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哪一句的 should be 表示預期結論,而不是建議或義務?
- You should be more careful with your money.
- Visitors should be quiet in the library.
- After the discount, the total should be twenty dollars.
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After the discount, the total should be twenty dollars.
用“More generally”從特例擴展到一般規律
“More generally”表示說話者正從前面討論的特例轉向適用於任意 t 值的敘述。這裡,半圈或一整圈之類的例子引出了判定 e 的 it 次方在單位圓上位置的一般規律。 這個片語把資訊組織成「先舉例,再提出更普遍的原理」。此處 generally 的意思是「在更一般的層面上」,而不是「通常」或「大多數時候」。
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這句話中的“more generally”表示什麼?
- 它把前面的特例擴展為更普遍的規律。
- 它表示這個等式只在大多數時候成立。
- 它引出了一個無關的主題。
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它把前面的特例擴展為更普遍的規律。
something might still feel immoral about putting an imaginary number up in that exponent. 慣用語
3:29把一個虛數放在指數的位置,還是會讓人覺得有些不合情理。
用“Nevertheless”引出仍然存在的保留意見
“Nevertheless”表示「儘管如此」或「即便如此」。它承認前面的幾何解釋仍然成立,同時引出一個尚未消除的保留意見:把虛數用作指數,在概念上可能還是讓人覺得不太對勁。 作為話語連接詞,它先作出讓步,再引出轉折。新的疑慮是在前文解釋成立的情況下依然存在,並不是開啟一個無關的話題。
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哪一種情況最適合讓下一句話以“Nevertheless,”開頭?
- 說話者正在轉換到完全無關的主題。
- 說話者正在提供同一規律的另一個例子。
- 一個解釋很有說服力,但仍有一個重要疑問沒有消除。
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一個解釋很有說服力,但仍有一個重要疑問沒有消除。
feel immoral about 中的幽默誇張
在這句話裡,feel immoral about 是刻意的誇張。把虛數放進指數並不是道德問題;說話者的意思是,按照一般的數學直覺,這一步可能讓人強烈覺得「不對勁」或像是犯了禁忌。 用道德詞彙來形容技術上的不適感製造了幽默效果。說話者先承認聽眾可能會抗拒這種做法,再繼續解釋為什麼這種延伸仍然可以成立。
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這句話中的 feel immoral about 表達了什麼?
- 確信虛數指數不能使用
- 一種誇張而幽默的感覺:這個數學步驟在概念上像是錯的
- 字面聲稱這個數學步驟違反了道德規則
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一種誇張而幽默的感覺:這個數學步驟在概念上像是錯的
用 would be right to question 表達緩和的認可
You would be right to question that 是在告訴聽眾,他們的懷疑是合理的。這裡的 question 指質疑或審視某個說法,而不只是提出一個問題。 Would 讓這種認可聽起來不那麼直接,並把判斷放在目前情境中:如果你質疑這一點,這種反應是有充分理由的。它並不表示過去反覆發生的習慣。說話者先用這個結構認可聽眾的疑慮,然後再繼續解釋。
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哪個句子較為緩和地認可一個可能提出的疑問,而不是陳述過去的行動?
- You were right to ask for clarification.
- You would have asked for clarification.
- You would be right to ask for clarification.
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You would be right to ask for clarification.
a bit of a notational disaster:用緩和語氣批評記號
在這句話中,a bit of a notational disaster 表示「這種記號設計得不太好,甚至可能造成誤導」。disaster 是刻意的誇張:說話者批評的是這種記號呈現數學概念的方式,並不是在描述真正的災難。 a bit of a + 單數可數名詞這個結構可以弱化 disaster、mess 或 surprise 等評價性稱呼。這裡,溫和的開頭和強烈的名詞搭配在一起,讓批評帶點幽默,但意思仍很清楚。
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用本課的緩和結構完成句子:The school play was ____ because half the costumes went missing.
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a bit of a disaster
way more emphasis than they deserve:遠超合理程度的強調
way 修飾 more,表示「在很大程度上」或「遠遠」。這個片語表示,這種記號給予數字 e 和重複乘法這個概念的強調,遠遠超過合理程度。 可套用的結構是 way more + 名詞 + than + 比較子句。than 子句提供被超過的比較標準。這裡的 they 指前面提到的兩個概念,deserve 表示「理應獲得」。
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用本課的強烈非正式比較結構完成句子:The repair took ____ we expected.
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way more time than
my time is up:分配的時間已經結束
在 my time is up 裡,up 表示「結束了」或「到期了」,不是「向上」。這句話表示分配給說話者的時間已經用完,所以不能繼續。 可以替換所有格,同時保留這個結構:my time is up、your time is up 或 our time is up。這裡的 But 表示時間限制迫使說話者停下來,轉入收尾。
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哪一句最自然地表示分配給說話者的發言時間已經結束?
- My time is up.
- My time has been extended.
- I'm running out of time.
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My time is up.
spare you the full rant:讓某人免於承受不愉快的內容
在 spare you the full rant 裡,spare 使用 spare + 人 + 不愉快的經歷或內容 這個結構,意思是選擇不讓對方承受它。the full rant 指一大段激烈的抱怨,所以說話者的意思是現在不讓觀眾聽完整段抱怨。 這句話帶有輕鬆、幽默的自我調侃。說話者把停下來描述成替聽眾省去麻煩,不過 until the next video 表示抱怨只是延後了,並不是永遠取消。
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說話者決定不讓聽眾聽一段又長又不想聽的解釋。哪一句表達了這個選擇?
- I'll give you the long explanation.
- I'll spare you the long explanation.
- I'll ask you for a long explanation.
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I'll spare you the long explanation.