登陆注册
6567300000026

第26章 趣味数学(3)

威尔斯出生于英国牛津,小时候听说过“一只会下金蛋的母鸡”故事后,就对费尔马大定理着了迷,立志征服这座无人登顶的数学王国的高峰。就是这条奇妙的定理将他引入数学的殿堂,他选择“数学”作为他的职业。儿时的梦想,虽然带有绚丽的光环,但是,对于已成为数学家的威尔斯博士来说,却是一个耀眼的灯塔,他拟订了一套切实可行的研究方案来实现他童年的梦想——证明费尔马大定理。不过,所有这些研究工作都是极其秘密地进行的,就是在他宣布证明了费尔马大定理的学术会上,人们开始也未能察觉到他报告的最终目标。

威尔斯的工作公布后,很快受到了国际上一些最着名的数学家的喝彩,大多数人认为威尔斯是一位严肃的数学家,他的证明基础是可靠的。

人们正翘首期盼着欢呼费尔马大定理获得证明的最后时刻的到来!

但是,1993年12月4日,威尔斯教授宣布,他于6月对费尔马大定理的证明中“有漏洞”。所以,费尔马大定理仍在证明中!(见《中国数学会通讯》1994年第二期)读者同学,你看了这个故事,有什么想法呢?

让我们听听数学大师希尔伯特的一番话:“正如人类的每项事业都追求确定的目标一样,数学研究也需要自己的问题。正是通过这些问题的解决,研究者锻炼其钢铁意志和力量,发展新方法和新观点,达到更广阔和自由的境界。”

我们了解一些数学问题的历史和意义,可以提高对数学的认识,可以激励自己像前人那样顽强学习,为人类进步事业作出贡献。

蜜蜂问题

在美国数学界广泛流传着一个解蜜蜂问题的故事。

据说,在一次鸡尾酒会上,许多数学家聚集一堂,欢声笑语,洋溢着轻松愉快的气氛。着名的数学大师、“电子计算机之父”冯·诺依曼端着酒杯,和同行们说说笑笑。一位客人看到冯·诺依曼有时流露出心不在焉、若有所思的样子,知道这是科学家的“职业病”:搞惯了科学研究,做惯了思维“体操”,头脑里不想点问题便好像丢了什么东西似的。于是,他想出了一个问题。

“你好,冯·诺依曼先后,想做游戏吗?”

“游戏?”他指了指头脑,说:“它正想活动活动,做做思维游戏呢!”

“我这里有一个蜜蜂问题。两列火车相距100英里,在同一轨道上相向行驶,速度都是每小时50英里。火车A的前端有1只蜜蜂以每小时100英里的速度飞向火车B,遇到火车B以后,立即回头以同样的速度飞向火车A,遇到火车A以后,又回头飞向火车B,速度始终保持不变,如此下去,直到两列火车相遇时才停止。假设蜜蜂回头转身的时间忽略不计,那么,这只蜜蜂(冯·诺依曼插话:好一只超级蜜蜂!)一共飞了多少英里的路?”

冯·诺依曼,这位20世纪最杰出的数学家,心算能力极强,不用笔和纸就能熟练自如地进行计算。据说,他6岁就能心算8位数的除法,十来岁时就掌握了微积分,中学时在匈牙利数学竞赛中名列第一。他的老师、着名的数学家、教育家波利亚回忆说:“约翰(冯·诺依曼的名字)是我惟一感到害怕的学生,如果我在讲演中列出一道难题,那么当我讲演结束时,他总会手拿一张潦草写成的纸片,说他已把难题解出来了。”

这时,把解答有趣的数学题作为一种积极的休息,作为参加一种游戏,冯·诺依曼没有用简单的算术方法,而是别出心裁地采用了高等数学中一个巧妙的解法,很快地解出了这个问题。

如果你直接从蜜蜂往返飞行的路程去求解,那就很复杂了;而间接用蜜蜂飞行的时间来求解,那非常简单。

因为两列火车相距100英里,以每小时50英里的速度相向而行,所以,它们相遇时所经过的时间是1小时。而蜜蜂在这一段时间内,不停地在两列火车之前往返飞行,蜜蜂飞行的全部时间正好是两列火车相遇的时间。所以,蜜蜂在这1小时内,正好飞行了100英里。

有趣的是,我国着名数学大师苏步青教授,在一次出国访问时,脱口而出地解出了一位外国数学家提出的和“蜜蜂问题”类似的“猎狗问题”:

猎人甲带着他的猎狗到120公里外的猎人乙家去作客。当甲出发时,乙也正好走出家门去迎接甲。甲每小时走10公里,乙每小时走20公里,猎狗每小时走30公里。当猎狗先与乙相遇后,又返回来迎接甲,与甲相遇后,再转身去迎接乙。这样,猎狗就在甲、乙之间往返奔跑。

问:当甲、乙相遇时,猎狗一共跑了多少公里路?

因为猎狗往返奔跑的全部时间,正好是猎人甲、乙相遇的时间:

120÷(10+20)=4(小时),所以,猎狗一共跑的路程是30×4=120(公里)。

数字“冰雹”

让我们先来做一个游戏:

你随便取一个自然数,如果它是偶数,就用2去除它;如果它是奇数,将它乘3之后再加1,这样反复运算,你会发现,最终必然是1。

比如,取自然数N=6。6是偶数,要先用2除,6÷2=3;3是奇数,要将它乘3之后再加1,3×3+1=10;按照上述法则继续往下做:10÷2=5,5×3+1=16,16÷2=8,8÷2=4,4÷2=2,2÷2=1。从6开始经历了3→10→5→16→8→4→2→1,最后得1。

用一个大一点的数运算,结果还是这样吗?

取自然数N=16384。你会发现这个数连续用2除了14次,最后还是得1。

上面用的两个数都是偶数,奇数是不是这样的呢?

取自然数N=19。按照上面的法则来算,可以得到下面一串数字:

19→58→29→88→44→22→11→34→17→52→26→13→40→20→10→5→16→8→4→2→1。

经过20步,最终也变为最小的自然数1。

这个有趣的现象引起了许多数学爱好者的兴趣。一位美国数学家说:“有一个时期,在美国的大学里,它几乎成了最热门的话题。数学系和计算机系的大学生,差不多人人都在研究它。”人们通过大量演算发现最后结果总是得1。于是,数学家便提出如下一个猜想:

对于任一个自然数N,如果N是偶数,就把它变成N2;如果N是奇数,就把它变成3N+1。按照这个法则运算下去,最终必然得1。

这个猜想最初是由哪位数学家提出来的,已经搞不清楚了,但似乎并不古老。20世纪30年代,德国汉堡大学的学生考拉兹就研究过它。1952年一位英国数学家独立发现了它。几年之后它又被一位美国数学家所发现。自20世纪50年代起,这个问题一再引起人们的广泛兴趣。

在日本,这个问题最早是由角谷静夫介绍到日本的,所以日本人称它为“角谷猜想”。1960年角谷静夫初次听到这个问题,他说:“有一个月,耶鲁大学每一个人都在研究这个问题,但没有任何结果。我到芝加哥大学提出这个问题之后,也出现了同样现象。有人开玩笑说,这个问题是企图减缓美国数学进展的一个阴谋。”足见这个问题的吸引力之大。

人们争先恐后去研究这个猜想,一遍遍地进行运算,在运算过程中发现,算出来的数字忽大忽小,有的计算过程很长。比如从27算到1,需要112步。有人把演算过程形容为云中的小水滴,在高空气流的作用下,忽高忽低,遇冷结冰,体积越来越大,最后变成冰雹落了下来,而演算的数字最后也像冰雹一样掉了下来,变成了1。因此人们又给这个猜想起了个形象的名字——冰雹猜想。

巧称苹果

秋天到了,苹果园里,树上硕果累累,一派丰收景象。

小明的叔叔是林场的工程师,星期天加班。小明要叔叔带他到果园去玩。

小明和叔叔来到苹果质量检验处。叔叔仔细察看了职工们的工作:把摘下的苹果分类,检验,装箱。

“叔叔,一箱苹果有多重?”小朋问。

“四五十公斤吧,重量不一定相同。”叔叔说。

“咱们称一称吧!”小明要求道。

同类推荐
  • 世界名人经典演讲词(快乐校园精品读物丛书)

    世界名人经典演讲词(快乐校园精品读物丛书)

    《快乐校园精品读物丛书:世界名人经典演讲词》无论从题材还是形式、风格上,都比较典型多样,同时贴近生活实际,具有一定的感染力,突出了“快乐阅读”和“精品读物”的主题,但是又具有一定的教育意义,能够使读者快乐之余还能够从文字中体验到名家的人生感悟。
  • 感动心灵的母爱故事

    感动心灵的母爱故事

    本丛书能够真正启迪青少年朋友心灵,激励他们成长,内容涵盖思想品德、历史文化、天文地理等,以故事的形式拓展视野,增长知识,理解学习和生活的意义,使青少年阅读后受到情感熏陶,获得思想和心灵启迪。
  • 学生理想信念的教育

    学生理想信念的教育

    学生德育是指学校按照一定的社会道德要求,有目的、有计划、有系统地对学生进行思想、观念和道德等方面的影响,并通过学生积极的认识、体验与践行,使广大学生形成社会所需要的道德品质。学校德育教育的目标是德育工作的出发点,它不仅决定了学校德育的内容、形式和方法,而且制约着德育工作的基本过程。
  • 61个故事学会高效听课

    61个故事学会高效听课

    学生的大部分知识都是通过老师的讲课来获取。听课不仅是学生掌握知识、理解知识、增长知识、接受知识的重要环节,还是发展智力、锻炼观察力、培养思维力、提高记忆力和激发想象力的重要途径。本书围绕四大听课基础环节,为广大中小学生提供了优秀的学习指导,其中包括符号预习法、问题目标预习法、横纵听课法、摘录式笔记法、表格式笔记法等多种适用于中小学生的学习方法,配合61位名人有关学习方法的小故事以及名校师生的经验谈,让中小学生更直观地了解高效听课的方法和途径。
热门推荐
  • EXO时光带走岁月

    EXO时光带走岁月

    鹿晗:星珞,明天美好的时光我们还是依然一起欢乐度过。亦凡:羽陌,我带你去一个地方属于我们的地方看日出吧。世勋:欣悠,再多的花海也淹没不了你最甜美的笑容。白贤:霖雪,有雪的地方是否也有你那优美动人的身影。灿烈:落铃,你不爱笑就让我做你一辈子的快乐病毒。俊绵:筱茜,就让我永远陪伴在你的身边,可以吗。珉硕:晟樱,我是EXO的SOHU,同样也是你的守护。艺兴:忆月,不要让自己太累,有我在你的身旁帮助你。秀敏:忧盈,记得时常笑一笑,我喜欢看你轻轻微笑。钟大:柠月,你还是依旧散发着那清晰有清爽的柠檬香。子韬:可璇,有我在你身边保护着,没人敢伤害你。钟仁:若莉,我仍然只是属于你一人的。
  • 福妻驾到

    福妻驾到

    现代饭店彪悍老板娘魂穿古代。不分是非的极品婆婆?三年未归生死不明的丈夫?心狠手辣的阴毒亲戚?贪婪而好色的地主老财?吃上顿没下顿的贫困宭境?不怕不怕,神仙相助,一技在手,天下我有!且看现代张悦娘,如何身带福气玩转古代,开面馆、收小弟、左纳财富,右傍美男,共绘幸福生活大好蓝图!!!!快本新书《天媒地聘》已经上架开始销售,只要3.99元即可将整本书抱回家,你还等什么哪,赶紧点击下面的直通车,享受乐乐精心为您准备的美食盛宴吧!)
  • 凌天逍遥

    凌天逍遥

    由神话开始的传说,看强者崛起之路!乞丐亦能变成皇,世上哪有不可能!
  • 重狂尊神

    重狂尊神

    九天大陆,一道魂识被人追杀逼不得以入一位不务正业的废物少年体,恰在此时来自异界的一道魂同入少年体内,原体魂魄被股能量冲灭,从此废物成为了天才。谁欺我,日后将覆灭。我将主宰世界,吾乃重狂尊神。
  • 囚己

    囚己

    当人被恐惧和欲望所支配的时候就会化身魔鬼。
  • 霸道王俊凯之遇上呆萌妹子

    霸道王俊凯之遇上呆萌妹子

    “你就算再有钱,也买不来感情”“如果我离开你怎么办”“那我就去找你,天涯海角”“摩天轮的传说很美,只想和你一起经历”“当一个霸道的人遇上傻白甜又有点自强的人,王俊凯能驾驭吗”
  • 就宠你一人

    就宠你一人

    一个学校的天才,一个生活中的蠢才她宅小莫就是这样的存在。一个从小就生活在黑暗之中的男子,在一个咖啡馆见到了他一生中最灿烂的阳光!
  • EXO重生韩娱

    EXO重生韩娱

    她,早早出道的大前辈,遭到队友的无情暗算,重生成一位家庭势力充足的女孩身上,重回娱乐圈,她是否能报仇?
  • 绝色特种兵:神君快到碗里来

    绝色特种兵:神君快到碗里来

    她,现代特种兵老大。他,异世界的殿君。一朝穿越,被人当怪物?被小白莲欺负?被人陷害?没事没事,有咱家殿君。可为毛咱家殿君会在她的床上?嗷,还我那个高冷殿君!哼!个个都欺负她没权没势是吧?那就看看她如何锋芒毕露,笑傲天下!
  • 魔音圣界

    魔音圣界

    以死为供,以血为祭,以魂为灵,启灵祭之封印,得异世之至尊残魂所助,破时空穿梭,重生于异世,练异界之上古功法,得异界之神器护身,音绝天际,大千世界,魔音为尊,绝世狂曲,异世独奏........