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第9章 能量巨大的乘方运算

“原题”

九九八十一,自相乘,得几何?(选自《孙子算经》16卷上)

“译文”

812(即81×81)是多少?

“解答”

812=6561

“81自相乘”,其实就是求81的平方数。这类题目在《孙子算经》中反复出现,可见古人已经意识到乘方运算的重要。至于如何进行乘方运算,《孙子算经》并未给出具有创见性的巧妙方法。一个数的平方运算与一般的两数乘法相同,也是采用乘法口诀与数筹演算相结合的形式。

在第一章,我们已经分步骤详细讲解了81×81的运筹方法,如果你希望再看一遍,可以翻回P12.

“原题”

今有棋局方一十九道。问用棋几何?(选自《孙子算经》5卷下)

“译文”

现有一个纵横各19道线的正方形围棋盘。问这个棋盘上最多能放多少个棋子?

“解答”

因为围棋棋子需要放在纵横线的“结点”上,因此,计算这个棋盘能放多少个棋子,只要计算纵横线相交一共能够产生多少个交点就可以了。

19×19=361个

因此,这个棋盘最多能放361个棋子。

其实,上述计算过程也就相当于求192.

1.有趣的棋盘

一个棋盘,棋盘上放有6颗棋子,请你再在棋盘上放8颗棋子,使得:

2.必胜的方法

两个人在围棋盘上轮流放棋子,一次只能放一枚,要求棋子之间不能重叠,也不能越过棋盘的边界,棋盘上再也不能放下一枚棋子时,游戏结束。谁放下了最后一枚棋子,谁获胜。

如果你先放棋子,有没有确保必胜的秘诀?

第一枚棋子放在棋盘的正中间,也就是围棋盘的天元上。此后无论对方在中心点之外选取哪一点放棋子,你都可以以中心点为对称中心,找到另一个对称点。这样,只要对方能找到放棋子的位置,你同样也能找到相应的放置位置。因此,你必能获胜。

“原题”

今有出门望见九堤。堤有九木,木有九枝,枝有九巢,巢有九禽,禽有九雏,雏有九毛,毛有九色。问各几何?(选自《孙子算经》34卷下)

“译文”

今有人出家门望见9座堤坝。每座堤坝上有9棵树,每棵树有9根树枝,每根树枝上有9个鸟巢,每个鸟巢里有9只大鸟,每只大鸟都养着9只小鸟,每只小鸟有9根毛,并且每根毛呈现出9种不同的颜色。问一共有多少棵树,多少根树枝,多少个鸟巢,多少只大鸟,多少只小鸟,多少根鸟毛,多少种毛色?

“解答”

树:92=81棵

枝:93=729根

巢:94=6561个

禽:95=59049只

雏:96=531441只

毛:97=4782969根

色:98=43046721种

因此,一共有81棵树,729根树枝,6561个鸟巢,59049只大鸟,531441只小鸟,4782969根羽毛,43046721种毛色。

这是一道典型的逐级乘方运算题,若干个貌不惊人的“9”,经过7次“自相乘”,竟然得出了“千万大数”(43046721)。想想看,几千万种不同的羽毛颜色一定非常绚丽吧!

怎么样,乘方运算的能力不可估量吧,8个9连乘竟然得出了数值千万的“大数”!下面的拓展题将让你进一步领略乘方运算的“大数效应”。

1.《孙子算经》中的大数

“原题”

凡大数之法,万万曰亿,万万亿曰兆,万万兆曰京,万万京曰垓(gāi),万万垓曰秭(zǐ),万万秭曰壤,万万壤曰沟,万万沟曰涧,万万涧日正,万万正曰载。(选自《孙子算经》3卷上)

“译文”

大数的称谓方法如下:一万个“万”是“亿”,一亿个“亿”是“兆”,一亿个“兆”是“京”,一亿个“京”是“垓”,一亿个“垓”是“秭”,一亿个“秭”是“壤”,一亿个“壤”是“沟”,一亿个“沟”是“涧”,一亿个“涧”是“正”,一亿个“正”是“载”。

“解答”

《孙子算经》3卷上的这段文字其实并不是一道问题,它记载了古人对数特别是对“大数”的认识。用现在的阿拉伯数字表示这些大数,是这样的:

万=104亿=108兆=1016京=1024垓=1032秭=1040壤=1048

沟=1056涧=1064正=1072载=1080

由此可见,古人所谓的“大数”始于万万——也就是亿,经“兆”、“京”、“垓”等数位到达“载”,载有多大呢?写一个“1”在它的后面连写80个“0”便是“一载”了。从这些逐级递增的“大数”,我们可以想象《孙子算经》成书之时,我国古人对数或者说对宇宙的认识已经达到了相当的深度。

2.最大的数

用3个9所能写出的最大的数是什么?

9的9次方的9次方。这个数等于多少,至今还没有人计算过。

3.疯狂的艺术家

一位疯狂的艺术家为了寻找灵感,把一张厚为0.1毫米的很大的纸对半撕开,重叠起来,然后再撕成两半叠起来。假设他如此重复这一过程25次,这叠纸会有多厚?

A。像山一样高

B。像一个人一样高

C。像一栋房子一样高

D。像一本书那么厚

选A。

0.1毫米×225=3355443.2毫米=3355.4432米

三千多米可是一座大山的高度了!

4.戒烟的妙法

你想戒烟吗?告诉你一个办法,保证能戒掉烟。

一包烟有20根,请你点燃第一根香烟,抽完后,1秒后点第二根香烟。抽完第二根后,过2秒再点燃第三根。抽完第三根后,等4秒后点第四根。之后等8秒,如此下去,每次等待的时间加倍就行。只要你遵守规则,我保证,抽不完两包烟,你就能戒掉烟。想知道为什么吗?

只需要算一算第39根香烟后要等多久才能抽第40根香烟,即可知晓。要等的时间为239=536870912秒=149130.8小时=6213.8天,差不多17年了。能在这么长的时间不抽烟,想不戒怕不成吧!

1.巧算平方数

诚诚今年才上小学二年级,但是他却可以很快地计算出85×85和95×95这样的大数乘法题,你知道他的秘诀吗?

2.共有多少蜜蜂

一只蜜蜂外出采花粉,发现一处蜜源,它立刻回巢招来10个同伴,可还是采不完。于是每只蜜蜂回去各找来10只蜜蜂,大家再采,还是剩下很多。于是蜜蜂们又回去叫同伴,每只蜜蜂又叫来10个同伴,但仍然采不完。蜜蜂们再回去,每只蜜蜂又叫来10个同伴。这一次,终于把这一片蜜源采完了。

你知道采这块蜜源的蜜蜂一共有多少只吗?

3.让错误的等式变正确

62-63=1是个错误的等式,能不能移动一个数字使得等式成立?移动一个符号让等式成立又应该怎样移呢?

4.万能的2n

灵巧的裁缝手中有8块神奇的布,它们分别长1厘米、2厘米、4厘米、8厘米、16厘米、32厘米、64厘米以及128厘米,这几块布可以保证裁缝从中选取若干块就能拼接出355厘米之内的所有长度(整厘米数)。在大家对裁缝和他的布大加称赞之时,裁缝却说这一切都应归功于万能的2n,你知道这是怎么回事吗?

5.设计尺子

有一把6厘米的短尺子,上面有3个数字刻度被磨掉了,但是,只要有4个数字刻度还在,它就依然可以测量1到6厘米长的物体,你知道是哪4个数字刻度吗?

6.第55天的花圃

花圃里的爬山虎爬得很快,每天增长一倍,只要56天便可以覆盖整个花圃。那么,第55天时,花圃被覆盖了多少?

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