登陆注册
12490100000021

第21章 数学教学的趣味运用推荐(15)

18世纪初,圆周率达到72位。19世纪时,圆周率又求到140位、200位、500位。1873年,威廉·欣克用了几十年时间,将π值算到707位。

到了1946年,世界上第一台电子计算机(ENIAC)问世美国,有人在计算机上用了70个小时,算出圆周率达到2035位。1955年达到10017位,1962年达到10万位。1973年达到100万位,1981年日本数学家把它推算到200万位。1990年美国数学家继续新的计算,将π值推到新的顶点4.8亿位。

经过长时间艰苦的计算,π值只是个近似值,这是一个永不循环的数学计算,也是数学史上的马拉松。

96.为什么九条路不能相交是错误的

在世界各个地方,都极为广泛流传着这样一道数学名题,虽然说法各不相同,但实际上却是同一个问题:一个地方有三个村庄及三所学校,从一个村庄到三所学校各自修一条路,能否使这九条路不相互交叉呢?许多人认为,只要你不怕艰难多绕绕弯子,这件事是很容易办到的。但事实并非如此,上面这些想法是不可能实现的,其中有着奇妙的数学原理。

在19世纪,瑞士着名大数学家欧拉,他在研究多面体的顶点数、棱数以及面数的相互关系时,从中发现了一个规律,例如立方体共有8个顶点、12条棱、6个面,它们所具有共同的关系8-12+6=2。而其它多面体也具有同样的关系,就是一个多面体如果有n个顶点、m条棱、p个平面,就一定有n-m+p=2,这就是我们今天仍在运用的欧拉公式。有了欧拉公式以后,前面我们所说的问题就容易解决了。把问题看成是一个立体图形,把每个村庄或学校当做一个顶点,一条路就等于是一条棱,人们用路围起来的部分相当于一个面。

因为前面说有九条棱、六个顶点,那么算来有6-9+p=2,就是p=5,那么应该有5个面;但是从另一个角度去考虑,如果从一个村庄出发,走一条路就可以到达一所学校。然后再走一条路就能够到达另一个村庄,然后再走一段路就可以到达另一所学校,最后再走一段路最终才能回到原地。因此围成一个面最少要四段路即四条边,现在我们有9条棱,如果边数的确是18条,最少四条边可以围成一个面,当然不能组成5个面。也就是说设计九条路的想法是错误的。

科学家针对上述错误问题的研究,已经形成了人们在数学领域的一个小小的分支——拓扑学。拓扑学对工程设计、机器组件的设计、集成电路设计,电子计算机的程控,以及各种各样的信息网络系统的建立,全部都有广泛的应用。

97.数学黑洞“西西费斯串”

传说在古希腊神话中,科林斯国王西西费斯被罚将一块巨石一直推到一座山上,但是不管他如何努力,这块巨石总是在到达山顶之前就滚下来,于是他只好再推,并且永无休止。世界着名的西西费斯串就是依据这个故事一举得名的。

什么叫西西费斯串呢?它是随便一个数,如35962,数出这个数中的偶数个数以及奇数个数、及全部数字的个数,就能得到2:2个偶数、3:3个奇数、5:总共五个数,用这三个数组成下一个数字串235。用235重复以上程序,就可以得到1,2,3,把数串123再重复进行,仍得123。对这个程序和数的“宇宙”,123就是一个数学黑洞。

是不是每一个数最后都可以得到123呢?用一个大数试试看。如:88883337777444992222,在这个数中偶数、奇数及所有数字分别为11、9、20,把这三个数合起来可得到11920,对11920这个数串重复这个程序可得到235,然后再重复这个程序得到123,于是便进入“黑洞”了。

这就是着名数学黑洞“西西费斯串”。

98.数学知识的原始积累

公元前3000年以后,也就是新石器时代后期,世界气候发生变化,人们被迫转向从事一定规模的农耕和饲养,驯化野生的植物和禽兽,形成定居的人口密集的农耕群体。这种群体最初大多出现在大河流域。如非洲的尼罗河畔,西亚的底格里斯河和幼发拉底河流域,东亚的黄河和长江两岸,中南亚的印度河和恒河地区以及中美洲的墨西哥湾沿岸。所以历史学家把上述大河流域的古埃及、巴比伦、中国、印度称为文明的发源地,或者称为四大文明古国。

数学知识伴随着人类的文明的产生而起源,并率先在几个文明古国开始了漫长的原始积累过程,人类的祖先为我们留下了珍贵的、可供研究的原始资料,其中最着名的古埃及象形文字纸草书和巴比伦楔形文字泥板书,较为集中地反映了古埃及数学和巴比伦数学的水平,它们被视为人类早期数学知识积累的代表。

古埃及纸草书,是用尼罗河流域沼泽地水生植物的茎皮压制、粘连成纸草书,用天然涂料液书写而成的。有两份纸草书直接书写着数学内容。一份叫做“莫斯科纸草”,大约出自公元前1850年左右,它包括25个数学问题。这份纸草书于1893年被俄国人戈兰尼采夫买得,也称之为“戈兰尼采夫纸草”,现藏莫斯科美术博物馆。另一份叫做“莱茵特纸草”,大约成书于公元前1650年左右,开头写有:“获知一切奥秘的指南”的字样,接着是作者阿默土从更早的文献中抄下来的85个数学问题。这份纸草书与1858年被苏格兰人莱茵特购得,后为英国博物馆所藏。这两份纸草书是我们研究古埃及数学的重要资料,其内容丰富,记述了古埃及的记数法,整数四则运算,单位分数的独特用法,试位法,求几何图形的面积、体积问题,以及数学在生产、生活实践中的应用问题。

巴比伦泥板书,是用截面呈三角形的利器作笔,在将干而未干的胶泥板上刻写而成的,由于字体为楔形笔划,故称之为楔形文字泥板,从19世纪前期至今,相继出土了这种泥板50块之多。它们分别属公元前2100年带苏美尔文化末期,公元前1790年至公元前1600年间汉莫拉比时代和公元前600年至公元300年间新巴比伦帝国及随后的波斯、塞流西德时代。其中,大约有300至400块是数学泥板,数学泥板中又以数表居多,据信这些数表是用来运算和解题的。这些古老的泥板,现在散藏于世界各地许多博物馆内,并且被一一编号,成为我们研究巴比伦数学最可靠的资料。巴比伦数学从整体上讲比古埃及数学高明,古巴比伦人采用60进位值制记数法,并计算出倒数表、平方表、立方表,平方根表和立方根表,其中√2(——)可近似为1.414213…。巴比伦的代数有相当的水平,他们用语言文字叙述方程问题及其解法,常用特殊的“长”、“宽”、“面积”等字眼表示未知量,除求解二次、三次方程的问题之外,也有一些数论性质的问题。巴比伦的几何似乎没有古埃及的几何那么重要,只是收罗了一些计算简单图形的面积、体积法则,也许他们只是在解决实际问题时才搞点几何。此外,巴比伦数学中有很明显的商业、农业和天文历算的应用背景。

可以说,在人类早期数学知识积累过程中,由于计数物件的需要,产生了自然数,随着记数法的产生和发展,逐渐形成了四则运算,导致算术的产生;由于计量实物的需要,产生了简单的几何图形,随着农业、建筑业、手工业及天文观测的发展,逐渐积累了有关这些图形的基本性质和相互关系的经验知识,于是几何学萌芽了;由于商业计算、工程计算、天文历算的需要,在这个阶段,直至公元前6世纪,无论如何也找不到我们今天所谓的“理性的数学”,而只是一种初级的“经验的数学”。

99.火柴游戏

一个最普通的火柴游戏就是两人一起玩,先置若干支火柴于桌上,两人轮流取,每次所取的数目可先作一些限制,规定取走最后一根火柴者获胜。

规则一:若限制每次所取的火柴数目最少一根,最多三根,则如何玩才可致胜?

例如:桌面上有n=15根火柴,甲﹑乙两人轮流取,甲先取,则甲应如何取才能致胜?

为了要取得最后一根,甲必须最后留下零根火柴给乙,故在最后一步之前的轮取中,甲不能留下1根或2根或3根,否则乙就可以全部取走而获胜。如果留下4根,则乙不能全取,则不管乙取几根(1或2或3),甲必能取得所有剩下的火柴而赢了游戏。同理,若桌上留有8根火柴让乙去取,则无论乙如何取,甲都可使这一次轮取后留下4根火柴,最后也一定是甲获胜。由上之分析可知,甲只要使得桌面上的火柴数为4﹑8﹑12﹑16...等让乙去取,则甲必稳操胜券。因此若原先桌面上的火柴数为15,则甲应取3根。(∵15-3=12)若原先桌面上的火柴数为18呢?则甲应先取2根(∵18-2=16)。

规则二:限制每次所取的火柴数目为1至4根,则又如何致胜?

原则:若甲先取,则甲每次取时,须留5的倍数的火柴给乙去取。

通则:有n支火柴,每次可取1至k支,则甲每次取后所留的火柴数目必须为k+1之倍数。

规则三:限制每次所取的火柴数目不是连续的数,而是一些不连续的数,如1﹑3﹑7,则又该如何玩法?

分析:1﹑3﹑7均为奇数,由於目标为0,而0为偶数,所以先取者甲,须使桌上的火柴数为偶数,因为乙在偶数的火柴数中,不可能再取去1﹑3﹑7根火柴后获得0,但假使如此也不能保证甲必赢,因为甲对於火柴数的奇或偶,也是无法依照己意来控制的。因为〔偶-奇=奇,奇-奇=偶〕,所以每次取后,桌上的火柴数奇偶相反。若开始时是奇数,如17,甲先取,则不论甲取多少,1或3或7,剩下的便是偶数,乙随后又把偶数变成奇数,甲又把奇数回覆到偶数,最后甲是注定为赢家;反之,若开始时为偶数,则甲注定会输。

通则:开局是奇数,先取者必胜;反之,若开局为偶数,则先取者会输。

规则四:限制每次所取的火柴数是1或4,一个奇数,一个偶数。

分析:如前规则二,若甲先取,则甲每次取时留5的倍数的火柴给乙去取,则甲必胜。此外,若甲留给乙取的火柴数为5之倍数加2时,甲也可赢得游戏,因为玩的时候可以控制每轮所取的火柴数为5,若乙取1,甲则取4;若乙取4,则甲取1,最后剩下2根,那时乙只能取1,甲便可取得最后一根而获胜。

通则:若甲先取,则甲每次取时所留火柴数为5之倍数或5的倍数加2。

6、韩信点兵

韩信点兵又称为中国剩余定理,相传汉高祖刘邦问大将军韩信统御兵士多少,韩信答说,每3人一列余1人、5人一列余2人、7人一列余4人、13人一列余6人……。刘邦茫然而不知其数。

我们先考虑下列的问题:假设兵不满一万,每5人一列、9人一列、13人一列、17人一列都剩3人,则兵有多少?

首先我们先求5、9、13、17之最小公倍数9945。

中国有一本数学古书《孙子算经》也有类似的问题:今有物,不知其数,三三数之,剩二,五五数之,剩三,七七数之,剩二,问物几何?

答曰:二十三。

术曰:三三数之剩二,置一百四十,五五数之剩三,置六十三,七七数之剩二,置三十,并之,得二百三十三,以二百一十减之,即得。凡三三数之剩一,则置七十,五五数之剩一,则置二十一,七七数之剩一,则置十五,即得。

孙子算经的作者及年代均不可考,不过根据考证,年代不会在晋朝之后,以这个考证来说上面这种问题的解法,中国人发现得比西方早,所以这个问题的推广及其解法,被称为中国剩余定理。中国剩余定理在近代抽象代数学中占有一席非常重要的地位。

100.猪八戒新传之八戒被劫

八戒路过一个大果园,见无人看管就溜了进去。园里种有许多桃树,树上结满了沉甸甸的大桃子。八戒可高兴了,脱下外衣铺在地上,专挑大的桃子摘,包了一大包,背起来就走。

“站住!”突然有人喊了一声,吓了八戒一大跳。他四下寻找,发现是当地的土地神。土地神指着八戒喊道:“大胆的猪八戒,竟敢白日做贼,还不快快把赃物放下!”

八戒陪着笑脸说:“我说土地神,我们师徒4人有两日没吃东西了,摘几个桃子孝敬师傅,请抬抬手让我过去吧!”

“不成!桃子不能拿走!”土地神把头一歪,丝毫不让步。

八戒眼珠一转,一本正经地说:“这样吧!这包桃子分给你一部分,然后你让我过去。你要知道我师兄孙悟空可不是好惹的!”

一听“孙悟空”三个字,土地神全身一震。他改口说:“这样吧,咱们是‘见一面分一半’。”说完土地神就把包袱打开,你一个我一个分了起来,最后正好分成相等的两份。土地神说:“咱俩分得一样多可不成,我要从你那堆里拿一个。”说完飞快地从八戒堆里拿来一个放到自己堆里,然后摆摆手叫八戒过去。

八戒背起包袱心里暗骂:“可恶的土地神,贪得无厌,一人一半还嫌少!”八戒背着包没走几步又被山神拦住了。山神把包袱中的桃子分成相等的两份,最后又从八戒那份中挑了一个大桃放到自己堆里。接着八戒又被风神、火神、龙王用同样办法要走了桃子。已经看到师傅了,八戒一摸包里只剩下一个桃子啦!怎么办?他一跺脚说:“剩一个桃子怎么向师傅交待,干脆我把它吃了吧!”

同类推荐
  • 中华美德:舍身求义

    中华美德:舍身求义

    “生我所欲也,义亦我所欲也,二者不可得兼,舍生而取义者也”。早在几千年前,伟大的思想家庄子就给后人阐述了舍生求义的人性美德。中华民族的传统文化源远流长,博大精深,是中华民族的根和魂,其精髓就是中华民族传统美德和人格修养。在中华民族悠久的历史长河中,高尚的民族情感、崇高的民族气节、良好的民族礼仪构成了中华传统美德和人格修养的奠基石,充分体现了中华民族在处理人与自然、人与社会、人与他人之间关系的基本价值观。
  • 著名思想家成才故事(中国名人成才故事)

    著名思想家成才故事(中国名人成才故事)

    本套书精选荟萃了中国历史上最具有代表性的也最具有影响力的名人,编辑成了这套《中国名人成才故事》(共10册),即《著名政治家成才故事》、《著名军事家成才故事》、《著名谋略家成才故事》、《著名思想家成才故事》、《著名文学家成才故事》、《著名艺术家成才故事》、《著名科学家成才故事》、《著名发明家成才故事》、《著名财富家成才故事》、《著名教育家成才故事》等,这些故事既有趣味性,又蕴含深刻的道理,能够带给我们深刻的启迪,是青少年课外不可缺少的精神食粮。
  • 十五少年漂流记

    十五少年漂流记

    《十五少年漂流记》发生在1860年3月9日,15个8岁至15岁的学生,为了丰富暑假生活,准备乘坐“斯拉乌吉号”帆船环游新西兰。就在准备起程的那天晚上,不知道是谁悄悄解开了缆绳,船漂走了,又恰好遇到了暴风雨,结果狂风巨浪把这轻如叶子的小船抛至荒岛上。在这个荒岛上,生活条件非常艰苦,面临绝境,15个少年却不畏困难。为了生存,少年们组织起来,选举首领,全体成员紧密团结,克服困难,顽强地生活下去。其中虽有矛盾对立、冲突分裂,但最终他们齐心协力征服了险恶环境和外来入侵者,带着胜利的光荣和喜悦重返家园。
  • 课外名篇(小学版精粹必读)

    课外名篇(小学版精粹必读)

    读名著,更要读名篇,精彩纷呈的名家名篇独到精辟的名师导读实战备考的经典素材。精彩纷呈的名家名篇,独到精辟的名师导读,实战备考的经典素材,真材实料打通语文读写。
  • 别笑,我是高分创意作文(初中生越写越聪明的作文宝典)

    别笑,我是高分创意作文(初中生越写越聪明的作文宝典)

    创意多:高屋建瓴、深入浅出的讲解分析,帮助你理解、开阔思路,提升作文立意,让你下笔如有神!
热门推荐
  • 鲲鹏传之逍遥化仙

    鲲鹏传之逍遥化仙

    北冥翔翼有鲲鸟圣,其名逍遥。其翼若垂天之云,怒而飞,水击三千,扶摇直上九万里也,无极为鲲鹏---改编自《逍遥游》
  • 时代前传

    时代前传

    在魔怪横行、异人无数的某地球平行时空,即使普通人发展出了同样的科技文明,也掩盖不住那些长生种的悠长寿命。这些动辄活上成百上千岁的长生种,他们会不了解几千年前的历史吗?所谓的女娲伏羲、炎黄传说,在长生种的眼中,绝不会是扑朔迷离的怪谈!……故笔者心有所感,泛览古籍,统合中外上古神话,勾勒五千年前的时代背景。——混沌历史,迷茫传说,且看五千年前上古文明演绎!
  • 血族:神器与王座

    血族:神器与王座

    苗疆蛊术,传内不传外,传女不传男。黑苗女为脱离家族掌控,使用换皮之术将自己改变成西方人的样貌来到英国。吸血鬼家族主人罗伯特·托马斯收留了她,为她改名安丽斯·乔·托马斯。在接受亲王认证之前的一次晚宴上,安丽斯接受了一项不可能完成的任务——寻找二十七件血族圣器。若能完成任务,便能被宽恕她窥视血族世界的罪。从此,她告别古老民族的土地,成为神秘血族世界的新成员,带着亲王授予的使命,踏上了无法回头的旅程。
  • 喀什的魅惑

    喀什的魅惑

    温亚军,现为北京武警总部某文学杂志主编。著有长篇小说伪生活等六部,小说集硬雪、驮水的日子等七部。获第三届鲁迅文学奖,第十一届庄重文文学奖,《小说选刊》《中国作家》和《上海文学》等刊物奖,入选中国小说学会排行榜。中国作家协会会员。
  • 凡骨天心竹剑仙

    凡骨天心竹剑仙

    拳掌阴阳,剑分生死!他只是一家小客栈的继承人,却掀起了无垠大陆的一片腥风血雨。这是一个小小剑客斩妖除魔,维护正义的故事。平凡少年握紧双拳,毅然踏上修仙之路。“我有我,要变强的理由!”
  • 命驾驭天

    命驾驭天

    天下皆在我身旁,可我不想称帝王。一心只在异国外,报仇雪恨洗心伤。陈玄,穿越到一个沉睡三百多年的少年身体里,醒来发现,自己不能修炼。原来,身体里有只恶面修罗!
  • 幻瑾千容

    幻瑾千容

    【经典文学】今日风行,明日经典【流光飛舞】编辑旗下出品在她出生那年,她的父亲莫名地死去,她被冠上了千年的诅咒遭人大骂。而她默默地为着唯一爱她的母亲而活着,逐渐对世人冷漠,只对两人笑。在她还没有遇上他,她就像是带刺的刺猬,不让任何人靠近,但当她爱上了他,她却逐渐学会了亲近,学会了乐观。只是,一起都是水中之月,在大婚当日,她的眼里染满了鲜血。她那么深爱的母亲被她深爱的男人杀死,而自己亦被逼得坠入万丈深渊。上天没有让她死,一个名华天下的男子救了她,而她亦是改名换姓变作了孤傲而冷漠的女杀手。只是,她唯一活着的理由就是为了报仇。那夜芳华,她与他经历万种对饮月下,醉诉情肠却最终天各一方。她为了复仇,独自流于北宫,暗自策谋。当一切所作的执念全然被推翻,她被命运和深爱之人推上了崩溃的崖端。历经沧桑时,仿明了,那年,那个女人对她说的那一句,冰冷并不可怕,可怕的是失去。直到伤痕累累地走到了最后,那个一直陪伴在她身边的竟会是那个起初她一直恨着的人。那一世芳华,仅为一人待放,自从看到你的第一眼,我便注定要为你耗尽我的一生......
  • 上古炼金术师

    上古炼金术师

    炼金术,那是将不同的物质分解,组合在一起的技术。炼金术需要炼金阵来支持,才能炼成。而上古炼金术不需要任何炼金阵,只要拥有等价交换的物质便可以直接炼成任何等价的物质。比如将炭炼成钻石,水炼成氧气和氢气等等。但是炼金术有一个禁忌,那就人体炼金!将死亡的人炼成活人,没有一个人成功,没有一个启动炼金术后能活下来。而我们的故事的开始是一个学习上古炼金术的少年,不用画炼金阵的炼金术师……而少年最终会成长成为一个可以毁灭世界的人……
  • 永劫仙帝

    永劫仙帝

    这是一个起源于玄空大陆的故事,这是一个苍穹之下修士如蝼蚁的世界,这是一个少年一步步踏破苍穹与天夺命的传说。在这个世界里,存在着仙的传说,不甘心自身命运受天掌控,以自身承载天命,求自身之念常在,欲轰开天地苍穹,得自由长生。在这样的世界里,一个从小村落走出的平凡少年,手握天珠,踩着无数强者尸骨,屹立在巅峰,许下了一个在若干年后如梦似幻的大愿。我命由我不由天,轮回不灭,天地难葬!
  • 不做乖女人

    不做乖女人

    相信只有做强势的女人,才能拥有强势的命运,所以我们立志不做乖女人,在爱情面前一样强势,不做作、不装纯。