登陆注册
12490100000013

第13章 数学教学的趣味运用推荐(7)

如图3,线段AB表示树高,AC为落在地面部分的树影,CD为落在墙上部分的树影,BD为太阳光,过C作BD的平行线CE,交AB于E点,那么树高AB=AE+EB。

由前一个问题我们知道:

AE∶AC=1∶0.8,AE∶2.8=1∶0.8,

AE=2.810.8=3.5(米)。

同时,EB=CD=1.2(米),所以树高AB=3.5+1.2=4.7(米)。

44.测堤面的坡度

俗话说,水火无情。为防止洪水危害村庄、农田、城市、工厂,有时需要沿河筑起拦洪大堤。大堤的横截面一般都是等腰梯形。如图所示,PQRS就是一个等腰梯形的横截面,角度α称为大堤的坡度。

如果大堤已修好,我们如何测出堤面的坡度呢?有人说,要测角度α太容易了,只要在大堤的底部打一个洞,量出PQ、SR及PS,再根据cosα=12·(PQ-SR)PS,角度α立即可以求得。但是,在堤下打洞,会破坏大堤,容易引发事故。那么怎样在不破坏大堤的前提下测出角度α呢?

如图,假设堤面与地面的交线是l,A为l上任意一点,过点A分别沿地面作AB⊥l,沿堤面作AC⊥l,这时α=180°-∠BAC。可见,只要求得∠BAC的度数,角度α就知道了。

要求∠BAC,我们可以过C、B两点拉直一根绳子,形成三角形ABC,则∠BAC是这个三角形的一个内角。用皮尺分别量出绳子BC及线段AC和AB的长,就可算出∠BAC。比方说,BC=a,AC=b,AB=c,那么,根据三角学中的余弦定理:

a2=b2+c2-2bccos∠BAC,得cos∠BAC=b2+c2-a22bc,很快可求出∠BAC。

所以,用上面所说的方法,既可以不破坏大堤,又能测出堤面的坡度。

45.在楼梯上铺地毯如何快速量出尺寸

某学校新建成一幢漂亮的图书楼,如果能在楼梯上铺上地毯,同学们会觉得大楼更整洁图1、舒适。然而,你知道如何快速量出所需购买地毯的长度吗?

你可能会说:“这个问题太简单了,只要把每级台阶的宽度和高度量一下,再把它们的值都加起来不就行了吗?”可是,请你想想,这样做是不是太费事了呢?

图1表示由几级台阶组成的一段楼梯,其中AB、BC分别表示这几级台阶的总宽度和总高度,只要量出AB和BC,再把它们的长度相加,得到的值就是所需地毯的长度。这是为什么呢?

先设想楼梯只有两级台阶,如图2所示,那么所需地毯的长度是折线ABCDE的长,如果分别延长AB、ED,用G表示两延长线的交点,你会发现:BC=GD,CD=BG,所以折线ABCDE的长度就是AG与GE的和,也是AF与FE的和。

图2图3

再把楼梯变成三级台阶,如图3所示。延长AB、GF,用I表示两延长线的交点。现在你可以马上说出所需地毯的长度是AH与HG的长度之和了吧。

依此类推,不论一段楼梯有多少级台阶,我们总能很快量出这段楼梯所需地毯的长度。

46.怎样把一个多边形木架固定住

如果将三根木条用钉子钉成一个三角形木架,它的形状是不会改变的,这就是“三角形的稳定性”原理。

图1但是,如果像图1那样,用四根木条钉成一个四边形木架ABCD,它的形状可能要改变,这就是说,四边形没有稳定性。

图2要使这个四边形木架不活动,只要根据三角形的稳定性原理,用一根木条将它的一对顶点,比如说A和C连接起来,把它图3分成两个三角形就可以了。我们常可见到,在用木条做成的栅栏门上,斜着钉了一根木条,这样做就是为了使它稳固。

不仅四边形不具有稳定性,而且边数比4大的多边形都不具有稳定性。

如果有一个用木条钉成的凸六边形木架ABCDEF,如图2所示,你能否再钉上三根木条,使它不能活动呢?

有“三角形的稳定性”原理,这个问题就不难解决了。图3中的这些连接方法,都能使木架稳固不动。

实际上,还有其他方法,你不妨试一试,看还能怎样连接。

47.怎样使修路的费用最少

开发区里有两家大型的工厂,它们的位置如图所示,分别位于A点和B点。它们的产品都要先运到一条河边,在图上用直线XY表示,再通过船运出去。现在准备在河边建一个轮船码头,并且再修两条公路分别从两家工厂直通这个码头。这个码头应该选在哪一点,才能使修路的费用最小呢?

由于修路的费用与路的长度直接相关,要使修路的费用最小,也就是要使两条公路的总长最短。因此,化为数学问题,也就是如何在直线XY上选取一点C,使AC+BC最短。

现在我们应用数学知识,来解决这个问题。先从B点作一条关于直线XY的垂线,与XY的交点设为E,延长这条垂线至D点,使得DE的长等于BE。连接A、D两点,与XY的交点就是我们要求的C点。

下面我们来证明AC+BC最短。由于B点和D点是关于XY的对称点,所以从点B到XY上任一点的长度等于从D到这一点的长度,因而,从A点到XY上再到B点的总长,就转化为从A点到XY再到D点的长度,根据两点之间直线最短,可知AD是A到XY再到D的最短距离,也就是说AC+BC=AD是点A到XY再到点B的最短距离。

其实,对于许多实际问题,只要我们能找出其中的数学含义,便可以运用数学知识加以解决。

48.怎样估计池塘里的鱼数

在日常生活中,常常需要估计农作物等的产量,例如估计水稻的亩产等。常用的办法是先收割一小部分,如1分地(1亩=10分)的作物,测量出产量再乘以10,即得1亩地的产量。为了尽量减少误差,也常分不同地块收割几小部分的作物,测出产量后求平均值,再用平均值去估计总的亩产量。

水稻等作物的产量可以认为是均匀的,不同地块的产量相差不多,所以可以用上述方法进行估计。但若要估计某池塘里的鱼数,上述方法就行不通了。因为鱼在池塘里是到处游动的,且不同地方的鱼数也不一样,当然,也不可能把池塘里的鱼全部捕上来数一遍。那么,池塘里的鱼数到底是怎样估计出来的呢?

有一个巧妙的办法,先从池塘里任意捕一部分鱼,例如100条,做上记号后再放回池塘。过一段时间以后,可以认为这些做过记号的鱼游到了池塘的各个地方,或说均匀地分布在整个鱼群中。此时,再一次捕一部分鱼,例如50条,数出其中做过记号的鱼数,假设其中有两条鱼做过记号。现在,已知50条鱼中有2条做过记号,即做过记号的鱼数占全部鱼数的250。那么,(池塘里)总共多少条鱼中有100条是做过记号的?很容易计算出,

100÷(2÷50)=2500,

因此,池塘里总共有鱼约2500条。

同样,为了尽量减少误差,我们也可以分不同时间、不同地点多次捕出部分鱼来,数出其中做过记号的鱼数,计算其所占的比例,求出这些比例的平均值,然后再计算出池塘里总的鱼数。例如分5次捕鱼,每次做过记号的鱼所占比例分别为250、370、5100、380和475,经计算,

15(250+370+5100+380+475)≈0.0447,

100÷0.0447≈2237

所以,池塘里共有鱼约2237条。

49.车站应设在哪里

我们上学、上班或旅游购物,经常要乘坐公共汽车。有的人住得离车站比较近,有的比较远。那么车站究竟设在哪儿最好?它又是根据什么定出来的呢?

一个车站无论设在哪儿,总是不可能让每个人乘车都最方便,选择车站设置点的原则,就是要尽可能地使所有乘车的人总体上感到最方便。

我们先来看一个简单的例子:设一条公路边A、B两点各有一个工厂,每个厂每天分别有20人和30人要乘坐某路公共汽车上下班。现要在两厂之间设一个车站,试问车站设在什么地方最合适呢?要使所有乘车人总体上感到最方便,就是要使他们每天上下班走的总路程(从车站到工厂)最短。设A、B两厂相距a米,如果车站设在C点,离A厂x(0≤x≤a)米,离B厂a-x米,则工人走的总路程s为:

s=x20+(a-x)30=30a-10x。

要使s最小,x愈大愈好,而C点必须在AB之间,因此x最多为a,也即C点与B点重合,车站设在B厂门口最好。

从上面的例子可以看出,车站设置要尽量靠近乘车人数多的地方(B厂)。如果公路旁的工厂(或学校等)不止两家,解决的方法也是类似的。我们再来看一个较为复杂的例子。

假设公路旁有A、B、C、D、E共5家工厂,每天分别有25、30、20、17、20人要乘坐某路公共汽车上下班。问车站设置点F选在何处最佳。

计算方法是这样的:

先计算总的乘车人数P和P/2,

P=25+30+20+17+20=112(人),P/2=56(人)。

再依次计算沿路各厂的累计乘车人数,并与P/2比较:

A厂人数25<;56,

A、B两厂人数:25+30=55<;56,

A、B、C三厂人数:25+30+20=75>;56。

A厂乘车人数少于总乘车人数的一半,也就是说A厂乘车人数少于B、C、D、E四厂的乘车人数总和,故车站要靠近B、C、D、E一方;同样,A、B两厂乘车人数少于总乘车人数的一半,故车站要靠近C、D、E的一方;而A、B、C三厂乘车人数多于总乘车人数的一半,所以车站又要靠近A、B、C三厂的一方。综上所述,车站既要靠近A、B、C三厂的一方,又要靠近C、D、E三厂的一方,因此设在它们公共的一点C点,即车站设在C厂门口最佳。

50.向2逼近的梯子

古希腊人发现了用毕达哥拉斯定理作出无理数长度的方法。他们利用内接和外切正多边形以及无穷大和极限的概念来逼近圆的面积。他们还想出一种运用比率的梯子算术来求出无理数的近似值。这里介绍如何用这方法求2的近似值。

梯子同一级上两数的比值就含有比率1∶2,让我们把这个比率挤出来。事实上,这些比值越来越近于1/2。它们的极限就是1/2的值。

注:梯子每级上的两数是方程y2-2x2=±1的解。x值是梯子左列的数。1/2=0.707106781…

1/1=1

2/3=0.666…

5/7=0.71428571428…

12/17=0.70588235294…

29/41=0.70731707317…

70/99=0.7070…51.中国的弦图

能翻译中国古书的专家是很难找到的。能翻译与数学思想有关的中国着作的专家就更加难找了。这就是关于中国数学题材的例子较少的原因。弦图,

在下左图中,内正方形的面积被标明为55或52=25平方单位,这正方形被分面面积为(1/2)(34)的4个直角三角形和面积为11的一个正方形,共计25平方单位。在下右图中,同一正方形被分成两个较小的互相交叠的正方形,一个是33,另一个是44。它们的交叠部分与55正方形中没有被它们占据的空余部分面积相同,这说明大正方形的面积(52)等于两个小正方形的面积即32与42的和。

是中国数学家运用几何和算术工具获得代数结论的技巧。附图采自中国古书《周髀》。《周髀》的年代是有争议的,可能范围是从公元前1200年到公元100年。如果公元前1200年是准确的,那末它就是现在所知道的对于毕达哥拉斯定理的最早证明之一,比毕达哥拉斯及其信徒们的时代更早。在整个历史上,毕达哥拉斯定理曾经出现在众多文明之中。在建筑上,它是保证作成直角的一种方法。在数学上,这个定理曾经是并且至今仍是贯串许多数学学科的一个不可缺少的工具。

两个阴影矩形面积的和等于小阴影正方形(由两个交叠正方形造成)的面积。令5、4和3为变量c、b和a的值,从而证明a2+b2=c2。这个图说明正方形的面积如何通过那4个三角形和中间单位正方形面积的相加而求得。一般地,它证明了

c2=4(1/2)ab+(a-b)2=2ab+(a2-2ab+b2)=a2+b2。

52.欧几里得对素数无穷的证明

看来人们在正整数领域走得越远,素数将变得越来越稀少。人们可能想,因为它们出现的频率越来越小,它们或许将在某处终止。早在公元前约300年时,欧几里得第一次证明了素数是无穷的。他用的是如下的间接论证:

设n代表最后一个素数。

现在,从所有素数直至并包含最后素数n的积得出数235711……n。

将这个积加1,称这数为k。k=235711…n+1。

k是素数!假使k不是素数,那末我们用来得出上述积的素数表中一定漏掉了一个素数。我们知道2,3,5,7,11,…,n都不能整除k,因为我们每一次用2,3,5,7,11,…,n中的任何数来除时,总余下1。因此k必然是一个新的素数。所以素数是无穷的。

作为数学中的花絮——在1至1000之间有168个素数,在1000至2000之间有135个,2000至3000间有127个,3000至4000间有120个。

同类推荐
  • 青少年应该知道的酒文化(阅读中华国粹)

    青少年应该知道的酒文化(阅读中华国粹)

    《阅读中华国粹:青少年应该知道的木版年画》是一部记录中华国粹经典、普及中华文明的读物,又是一部兼具严肃性和权威性的中华文化典藏之作,可以说是学术性与普及性结合。丛书囊括古今,泛揽百科,不仅有相当的学术资料含量,而且有吸引入的艺术创作风味,是中华传统文化的经典之作。本书主要内容包括:酒的起源;酒的酿造;评酒品酒;酒政酒制;酒礼酒俗;酒与文化。
  • 决胜中考招招灵

    决胜中考招招灵

    在每个人的人生道路上,总会有几个重要的人生关口。在初中阶段,一个最大、最重要的“坎儿”,就是中考。望子成龙是许多家长共同的目标,为了使孩子能拥有良好的修养、光辉的前程,能立足于未来竞争越来越激烈的社会,即使中考只是建立在九年义务教育基础上的选拔性考试,但对家长来说,中考却是孩子人生的第一个转折点,是一次非常重要的考试。对此,一位家长这样说道: “如今,高考门槛降低了,录取率逐年增高,对于考生年龄又放开了,年纪再大也能考,机会很多。可中考就不一样了,一锤子买卖,考砸了,也没有什么补救的机会。所以,一定要帮孩子把好中考关。
  • 秘密花园(语文新课标课外必读第三辑)

    秘密花园(语文新课标课外必读第三辑)

    国家教育部颁布了最新《语文课程标准》,统称新课标,对中、小学语文教学指定了阅读书目,对阅读的数量、内容、质量以及速度都提出了明确的要求,这对于提高学生的阅读能力,培养语文素养,陶冶情操,促进学生终身学习和终身可持续发展,对于提高广大人民的文学素养具有极大的意义。
  • 大学生人文修养读本

    大学生人文修养读本

    《大学生人文修养读本》是为高职高专的学生编写的一本人文素质教育参考读物,供教学之用。本书分两篇:上篇是《伦理道德修养》;下篇是《文学修养》。
  • 国学经典导读(全集)(中华诵·经典诵读行动)

    国学经典导读(全集)(中华诵·经典诵读行动)

    方水清等主编的《国学经典导读》是一本关于中国文化经典的综合导读作品,分《国学经典导读(上册)》、《国学经典导读(中册)》、《国学经典导读(下册)》三册,共收录了《三字经》、《百家姓》、《千字文》、《弟子规》、《礼记》、《孝经》、《三十六记》、《大学》、《中庸》、《论语》、《孟子》、《唐诗三百首》、《宋词》、《唐五代词》、《诗经》、《左传》、《史记》、《战国策》、《古文观止》、《孙子兵法》等著作,对每部作品都按“原文”(或“原诗”)、“译文”、“师说”、“知识卡片”、“故事链接”或“经典案例”五部分进行详细解释,以便为读者深入了解传统文化经典,提供必要的阅读门径与学习指南。
热门推荐
  • 天才狂医

    天才狂医

    醒掌天下权,醉卧美人膝;人生在世,当一世风流。林凡,因机缘巧合之下获得了鬼谷子医道传承,从此以一手鬼谷医术纵横都市。掌握亿万家财、无上权力又如何?我能掌控你的生死,阎王判你三更死,我能保你过五更!我的针能救人,也能杀人!我的针能医鬼,也能杀鬼!
  • 道破天穹

    道破天穹

    无名天地之始,有名万物之母。一个流传于道罗大陆的传说:天道之力亿万,得一而强,得二而狂,得三者,霸绝天下。一个有着无敌逻辑的少年,奔走于这片弱肉强食,强者为尊的世界。他的原则只有一个,抢到的,就是我的,谁也别跟我抢,否则我会打你哦!他的想法只有一个,对我有杀意的,统统镇杀。他的目标只有一个,站在那最巅峰的位置。
  • 傲娇总裁的贴身兵王

    傲娇总裁的贴身兵王

    十年前,他傲然消失觅迹,亡命天涯,十年后,他霸气回归,无法无天。组织间兄弟情深,于妹妹相依为命,美女总裁妖媚缠身,校园嚣张霸气前行,他,洪飞,雪狼组织老大隆重登场,泡妞,打脸,专治各种不服……
  • 枕上欢:爱妾绑不住

    枕上欢:爱妾绑不住

    古代社会,三妻四妾,而文中所选的朝代,当政者无能,朝中腐败滋生,世风日下,男子往访花街柳巷,引为常事,在这样的风气下,男子家里家外在多个女子间辗转,痴情女子易找,痴情男子却鲜少有之,朝三暮四者多矣。五陵年少争缠头,一曲红绡不知数。她一朝为妓,注定堕落红尘。她是肉胎凡骨,拥有人类的痴怨爱憎。幻世迷情,最怕爱了怨了空惹伤心,她却义无反顾,纵使千疮百孔。佛曰:回头是岸;她仍旧,不撞南墙心不死。
  • 索罗斯的投机智慧

    索罗斯的投机智慧

    索罗斯这位“金融大鳄”在一些国家遭受万般骂名,在另一些国家又被人热捧。他旗下的量子基金敢于同国家金融体系对抗,并在大手笔的操作中都获利不菲。他把哲学与投资实践相结合,创造了“反射理论”、“枯荣相生理论”等一系列对全球投资界具有深远影响的投资理论。本书将以轻松的文笔、清晰生动的案例来解读索罗斯令人称道的投机智慧和投机手段。
  • 婴娑

    婴娑

    她是婴娑,开天辟地盘古的义女,神魔大战之时吞了元丹,与体内神丹反噬,昏睡万年。一觉醒来失去记忆,却获得了无人可及的力量。她想要找回记忆,便要懂得真爱的涵义,于是她封印了大部分力量,跑到了人间,认识了一群稀奇古怪的朋友,他们都有各自的故事,关于真爱,关于友爱,却没有两份相同的爱情。那么爱究竟是什么呢?
  • 荒墓之寻道记

    荒墓之寻道记

    世世轮回,只为找到曾经的那份真挚却总是在找到彼此之后,时空交错,孤独终身此身,只为再次重逢,改变结局纵使千世轮回,也要守候终身本是天地初开时混沌树上的两颗果实,一个化身天道永生,一个成为轮回永恒。一个在天做神,一个在地修仙,却在某个契机下重逢,天道化为常人和他修行一世,经历千百苦难后袒露心声,成为令人艳羡的神仙伴侣……却在最后时刻出现了差错,他死了,她却学会了他的轮回她想要找到他,所以她开始不断的轮回,希望有一世能够在人群中找到他,带他跳出轮回,改变结局,重获永生……
  • 市场·情场·官场

    市场·情场·官场

    社会舞台无休止的旋转,映现出数不尽的人们心理神态的转换。诸如脑体倒挂下老粗腾达、教授卖饼;大款大腕之既作威作福又空虚无聊;个体经营者不止有狡黠手段,还包藏着小蛇吞大象之志;饥来驱我去者仍终日价奔波于生活线上,日逐生长着永不满足的一点微小的欲望。在思潮纷纭中,两代人的代沟继续加深,见仁见智,少长反目;家庭婚变,笑声与哭声齐奏;有识者弃职从商,忐在他国;而笃学者仍浸润于书卷,不羡高楼不羡金。总之世情幻奇,莫能揣测,善恶同在,天使与魔鬼齐飞,由此生发的人间之喜怒哀乐,悲欢与俱,难以穷尽。
  • 重回1991

    重回1991

    一个十九岁的小女生,伤心时唱了《星月神话》,没想到她因为这首歌,居然重生了,而且是刚出生的婴儿!幼小的身体,十九岁的思维,超前的记忆~~~~请看檀玥儿重新演绎自己的人生,成为小小女强人!
  • 斗龙

    斗龙

    炎黄龙城,统领中州,传承久远的没落豪门。直到一条霸道之龙破空而来,斗万龙于天际,灭天下之苍生。当代龙头血祭苍天,降龙封印于其子体内。十八年后,蛇年新年大典,注定要与斗龙同生共死的少年,发出了一声绝望非人的龙吼,九州大地开始颤抖……