登陆注册
8187900000022

第22章 数学教学的趣味运用故事(19)

两个方程有三个未知数,还需要再立一个方程才好解。不用说,应该在第三句上打主意了。关键是要找出“那时”孙子的年龄,找到后减去y等于4,就是第三个方程。“那时”孙子的年龄是多少呢?是现在孙子的年龄互加上若干年。这若干年是多少年呢?就是儿子从现在年龄y活到X岁时的年数,也就是x-y。于是得到:

[(x-y)+z]-y=4…(3)

解①②③三元一次方程组,得z=8(岁)。

下面的一个题,就难一些了。这是一个察有实据的故事:

19世纪,英国有个数学家叫狄摩根.曾在逻辑研究方面作过贡献,活了65岁。生前某一年,有人问他:“你多大年龄啦?”在西方,除非至亲好友,随便问人家年龄是不礼貌的。狄摩根倒没有计较,他想了想,说:“我在公元x平方年时是X岁。”

狄摩根开的是什么玩笑呢?看到他一本正经的样子,问话的人便认真思索起来:要是设他出生年是公元y年,就有X岁时是公元y+X年,得:

Y+X=x2

这个方程有两个未知数,是不定方程,可以根据年龄本身的特点,化成不等式来求解。

狄摩根是19世纪的数学家,又只活了65岁,那他的出生年,就一定在1735年后,在1835年前。

1835>y>1735

1835>X2-X>1735

这样,我们就可以把这个一元二次不等式的左右两边,分别求解,然后再取它们的公共解。

X2-X-1835<0

分解因式,化简,得

-42.34<x<43.34

年龄不能是负数,得X<43.34。

X2-X-1735>0

分解因式,化简,舍去负数,得X>42.16。

于是,公共解是43.34>X>42.16。

考虑到年龄取整数,满足上式的只有X=43(岁)

因为狄摩根在43岁时是公元432=1849年,所以他是在公元1806年出生、1871年去世的。

列出方程,用不等式寻找狄摩根的年龄相当费事,有点像公安人员在破案了。其实,这个题有一个非常简单的解法,是小学生也能很快给出答案的。

我们很容易算出来,在1700-2000之间,只有三个完全平方数。这就是422=1764,432=1849,442=1936。

要是狄摩根在1764年是42岁,他活到19世纪就有70多岁了,所以不对。要是狄摩根在1936年是44岁,那他是1892年生,19世纪末才8岁,不可能是这个世纪的数学家。所以,答案只能是:在1849年时,狄摩根43岁。

112.数学的分析与判断

曹操兵败赤壁,在三岔路口自作聪明,走了华容道,中了孔明的计,差一点丢了命。久经战场的曹操并非平庸之辈,怎么会自投罗网呢?原来他的想法错了。

曹操想,要从左路走,得看左路是否有埋伏。没有埋伏,说明路线对头;有埋伏,说明应该改从右面走。要是右面又有埋伏,说明主干道选错了。怎样判断有无埋伏,按理说,应该以调查到的事实为依据。可是,曹操主观断定冒烟的那条路上无埋伏,终于倒了大霉。

曹操的错误,错在把不可靠的臆测作为已知条件,经过推理,得到的结论当然是不可靠的。犯这种错误的人很多。其实,再复杂的问题,只要已知条件是充分的,能不能得出正确的结论,关键在于能否掌握正确的推理方法。流传很广的“谁养斑马?”就是一个有趣的例子。

这道号称世界难题的题,起源于美国,轰动一时,使很多人着了迷。它像一阵风,吹到世界各地,到处便掀起了解题热。在我国青少年中,同样也引起了反响,甚至一些老人,也参加了研究和讨论。

原题说的是:某地从西向东,排列着五幢颜色各不相同的房子,侨居着五个不同国籍的人,他们都喜欢饲养动物,并且所养的动物种类各不相同。另外,五个人各喝不同类型的饮料,抽不同牌子的香烟。请你找一找:谁是喝水的人?谁是饲养斑马的人?已知条件计有:

l.英国人住的是红色房子;

2.西班牙人养的是狗;

3.住绿色房子的人喝咖啡;

4.乌克兰人喝茶;

5.绿色房子位于白色房子相邻的东侧;

6.抽万宝路牌香烟的人养蜗牛;

7.住在黄色房子中的人抽可乐牌香烟;

8.正中那幢房子的主人喝牛奶;

9.挪威人住在西边第一幢房子里;

10.抽本生牌香烟的人和养狐狸的人是隔壁邻居;

11.抽可乐牌香烟的人和养马的人也是隔壁邻居;

12.抽肯特牌香烟的人喝桔子水;

13.日本人抽摩尔牌香烟;

14.挪威人和住蓝色房子的人是隔壁邻居。

这个题头绪很多,关系复杂。请你自己动手画一个图,便一目了然了。

问题涉及:房子自西向东的顺序号码是l、2、3、4、5;房子五种颜色;五个国家;五种饮料1;五种香烟;五种动物。5X6=30,共30个元素。每个元素用一个黑体字表示。

根据已知条件,在黑体字之间连结。例如,条件1,英国人住红房子,便连一条线:

英——红(条件1)。

同理,还可以画出:

西——构(条件2);

绿——咖(条件3);

乌——茶(条件4);

万——蜗(条件6);

黄——可(条件7);

3——奶(条件8);

1——挪(条件9);

肯——桔(条件12);

日——摩(条件13);

2——蓝(条件14);

另外,还有三个条件没有用上,就是

条件5,绿色房子与白色房子相邻,绿在东;

条件10,抽本生烟的人在养狐狸的人隔壁;

条件11,抽可乐烟的在养马的人隔壁。

把条件5和条件互、条件9结合起来,得

1——黄。由1,1不可能是红的;由2——蓝,和由白绿相邻,且也不可能是白或者绿。

从连线情况看出,抽可乐烟的人住1。用条件11,又得2——马。这样,图上已有13条连线了。

再用条件5,绿白要邻,红房子只能是3或者5了。这需要分两种情形讨论:

A,要是红房子是第5,得

红……5,白……3,绿……4。这些是在假定A之下推出来的,用虚线连,表示区别于题设条件。

进一步,得

乌……蓝。乌克兰人要是住白,应该喝奶;要是住绿,应该喝咖啡,都与茶矛盾,所以只有住蓝色房子。

乌……本。乌克兰住2必养马,所以不能抽万宝路;又因为不喝桔子水,所以不能抽肯特。

西……肯。因为西班牙人不养蜗牛,所以不抽历宝路。

于是,西班牙人要喝桔子水。这样,西……绿、西……白都不可能。推出了矛盾,说明这个假设红……5行不通,虚线作废。

B,红房子一定是第3。于是,红……3,自……4,绿……5。

乌克兰人只能住在蓝或者白,又需要分两种螃况来讨论。

B1,由乌……白,得西……绿。因西班牙人养狗,不能在2。

于是得西……本。因西班牙人喝咖啡,不能抽肯特。

由条件10,西班牙人隔壁养狐,得白……狐。因为乌住白,养狐,不能抽万宝路。

于是,乌克兰人又喝茶又喝桔子水,矛盾。

B2,由乌=蓝,得乌=本。因乌养马,不能抽万宝路;喝茶,不能抽肯特。

西=肯。西养狗,不能抽万宝路。

英=万。用条件10,养狐人和抽本生的隔壁,而英国人养蜗牛,只有挪=狐。

结论:日本人养斑马;挪威人喝水。

113.机器人与模糊数学

1980年6月,美国高级军用电子计算机两把发出警报:苏联的洲际弹道导弹向美国飞来了。这个权威性的“发言”,谁也不能等闲视之。于是,地面上一片惊慌,将近150架BedZ轰炸机的驾驶员,立即开动了引擎,等待信号起飞,眼看一场大打出手的场面就要来临。可是,信号始终没有发出。事后检查,是一个集成电路发生了故障,计算机计算错了,发出了假警报。

电子计算机正在多方面代替人的繁重劳动。近年来,它的存储容量越来越大,计算速度越来越快,准确性越来越高,功能越来越完善,甚至已发展到能识别图像、分辨声音和嗅认气味。导弹和宇宙飞船的跟踪和控制,要是没有计算机帮忙,事情就很不好办。另外,它工作起来又是多么任劳任怨,埋头苦干。叫人最不放心的,是它的可靠性,万一某一个或者几个元件、电路发生故障,计算机就会“乱弹琴”,发出荒诞的结论或者古怪的信息。

据报导,在比利时布鲁塞尔召开的一次世界博览会上,电子计算机承担了办理饭店坐位分配的任务,因机器故障,竟使几万客人找不到位置吃饭,闹了一个大笑话。

怎样进一步提高计算机的可靠性,当务之急是提高元件质量,使机器少出毛病。从长远来说,计算机应该“再学习”,向人的脑子学习。

人的脑子有一百多亿个神经元,每年约有8百多万个神经元的功能失调,累计起来,一个活到80岁的人,就有7亿个神经元不能工作,约占人脑总神经元的十几分之一。可是,这并不影响人的正常思维。要是计算机的电子元件和电子线路,能像人脑的神经元和神经系统那样,即使一部分元件发生故障,也能保证计算机正常工作,可靠性就会大大提高,不致出现前面说的笑话了。

你也许会说,那我们就按人脑结构设计计算机好了。谈何容易。别的不说,神经元互相之间是怎样联系的,现在还无法说清楚。人对自己脑子的结构还了解得很不够。又怎样能着手设计人脑式的计算机呢。在信息密度和存储容量方面,计算机也要向人脑学习。现在计算机存储装置的信息密度相当高。可是,人脑的信息密度和记忆容量,却比计算机高亿倍。

再有,计算机的进一步微型化是有光明前途的。1946年,美国的第一台计算机是一个重30吨、占地1702米的庞然大物;现在采用固体线路,安装密度可达104元件/厘米3,真是进步很大。可是,人脑每厘米3有107个神经元,是微型机的一千倍。

计算机用来作识别机的时候,往往一点不通人情。比如我们见到一个好久未见的熟人,他可能比以前胖些或者瘦些,不管怎样,我们仍旧能认识他。计算机可不是这样,它只能把这人现在的身长、体重、胖瘦等,与以前储存的资料作比较,稍有差别,就会作出“不认识”的判断。

计算机有个力求精确的习惯,要使它模仿人脑的功能进行一些识别和分类,倒希望它有一定程度的模糊。这就用得上模糊数学了。

模糊数学是1965年创立的,现已发展成模糊集合、模糊代数、模糊拓扑、模糊分析、模糊逻辑、模糊规划等学科。随着计算机的发展,应用也越来越广。模糊数学处理的是模糊的东西,可模糊数学本身并不模糊。

我们接触和使用电子计算机的机会越来越多。大家都很关心的是:将来能设计出像人脑一样的电子计算机吗?不少科学家是抱乐观态度的。他们认为,可以设计出一种能用来设计较复杂的计算机的计算机,而较复杂的计算机,又能设计出更复杂的计算机。这样下去,最后设计出像人脑那样的计算机是可能的。正因为这样,也有人担心头脑发达的机器人,将来会不会对它的主人采取不礼貌的行为。许多科学家是不相信这点的。

114.佛像有多重

24寸电视机的荧光屏,看起来比12寸的大得多。有人说,这里的24寸和12寸,指的是荧光屏的对角线长度,两个屏的表面积,应该是4比1才对。这样的说法对吗?

大雄宝殿里有尊巨大的释加牟尼塑像。有人说,只要把香案桌上那尊模样一样的小释加牟尼塑像一称,便能算出大释加牟厄佛像的重量。这是怎么回事呢?

这是不相干的两件事,可它们的数学道理是一样的,先说数学道理。

两正方形面积的比,是它们边长比的平方。我们知道,两正方形对角线长的比,等于它们边长的比。这样,两正方形面积的比,也是它们对角线长的比的平方。更一般一些,可以说两正方形面积的比,等于它们对应线段的比的平方。大小不同的圆,也有类似的情况。

正方形和正方形,圆和圆,都是相似的。平面上的一切相似形,都有上面说的这种性质。

可是,电视机荧光屏的玻璃表面不是平面,是个曲面,也能这样算吗?

是的。数学的研究证明,相似几何体表面积的比,等于它们对应线段的比的平方。可见24时电视机荧光屏的表面积是12时的4倍。不仅如此,相似几何体的体积的比,还等于它们对应线段的比的立方。长度、面积和体积的这种关系,叫做相似比原理。

根据相似比原理,大小两尊释加牟尼塑像是相似几何体,要是用同样材料塑造,那它们体积的比,就等于它们的重量的比了。

说到这里不禁想起童话小说《格列佛游记》来。这部小说的作者,数学知识不坏。他说:格列佛到了小人国,他一顿饭的食量,相当于小人国公民1728人吃一顿的总和。初读到这里,觉得奇怪;仔细一想,才发现有道理。原来格列佛的身高,是小人国成人身高的12倍。于是,他的体积是一个小人国成人体积的123=1728倍。不过,这样计算有两点勉强的地方:一是把格列佛与小人国成人,看成了相似几何体;二是假定格列佛和小人国成人的体积,与他们的食量成正比。

小说毕竟是小说。说历史上真有过大人国和小人国,恐怕谁也不会相信。可是,在我国新疆维吾尔自治区,有一个叫千间房和锡格沁千佛洞的地方,是唐代玄类去天竺取经时到过的地方。这里许多建筑物的未烧制过的大砖头上,留下了制造者的手印,每一个手指印,竟有现代人的两个手指印那么宽。照此推算,这些古代巨人的体重,大约是现代人的8倍了。这是什么民族呢?也许,他们的手大得不成比例吧。

包饺子也遇到类似的问题。同样一斤面,为什么包得越大,馅用得越多呢?

道理是这样的:假定大小饺子的皮一样厚,再假定大小饺子是相似几何体;那么,饺皮随尺寸比的平方增加,可是饺馅体积却随尺寸比的立方增加,饺馅的消耗自然就比饺皮快了。实际的情况,不可能完全符合两个假定,所以计算结果是近似的,相似比原理的实用价值很大。

同类推荐
  • 宇宙未解之谜(世界未解之谜精编)

    宇宙未解之谜(世界未解之谜精编)

    本书是《世界未解之谜精编》系列之一,该系列精心收集了众多千奇百怪、扑朔迷离的世界未解之谜,内容涉及宇宙、生物、地理、飞碟、人体、恐龙、宝藏、百慕大、历史、金字塔、文化等多个领域,书中令人耳目一新和不可思议的未解之谜,给予了人类新的思索。人类究竟创造了多少奇迹,又留下了多少谜团,有待我们进一步探索和研究……我们深信,通过不断的努力,未知一定会变为已知。让无数探寻声化做利刃,刺破一桩桩人类千年未解之谜。
  • 海洋中的食物链(海洋与科技探索之旅)

    海洋中的食物链(海洋与科技探索之旅)

    在海洋生物群落中,从植物、细菌或有机物开始,经植食性动物至各级肉食性动物,依次形成被食者与摄食者的营养关系称为食物链,亦称为"营养链"。食物网是食物链的扩大与复杂化,它表示在各种生物的营养层次多变情况下,形成的错综复杂的网络状营养关系。物质和能量经过海洋食物链和食物网的各个环节所进行的转换与流动,是海洋生态系统中物质循环和能量流动的一个基本过程。本书就带领读者去认识海洋中的食物链。
  • 跟踪外星人(千年回望神秘探索系列)

    跟踪外星人(千年回望神秘探索系列)

    我们人类社会那些出类拔萃的名家巨人,在推动人类社会向前不断发展的同时,也给我们留下了宝贵的物质财富。他们通过自身的体验和观察研究,还给我们留下了许多有益的经验和感悟,他们将其付诸语言表达出来,被称之为名言或格言,其中蕴含并闪耀着智慧的光芒,成为世人宝贵的精神财富。人们将之作为座右铭,产生着无限的灵感、启发、智慧和力量,从而成为人生的航灯,照耀着成功的彼岸。
  • 青少年应该知道的经营知识

    青少年应该知道的经营知识

    《青少年应该知道的知识小百科》共12册,是专为中国青少年量身定做的一套全方位知识图书。《青少年应该知道的知识小百科》涵盖了青少年成长过程中不可或缺的历史、科技、军事、文化等不同领域知识精华。本丛书旨在启发青少年学习积极性,积极引领中国青少年朋友走向未来,使青少年朋友们能够在轻松与快乐中学习知识、健康成长,是广大青少年学习新知识的理想读物。而这本《青少年应该知道的影视艺术知识》更是系统全面讲解影视知识,使青少年轻松学会。
  • 奇妙的发明(科学知识大课堂)

    奇妙的发明(科学知识大课堂)

    为了普及科学知识,探索科学发展的历程,领略科学丰富多彩的趣味,弘扬科学名家的丰功伟绩,学习科学家不懈的创新精神与无私的奉献精神,培养青少年科学、爱科学的浓厚兴趣,并密切结合青少年朋友日常的生活与学习特点,我们组织编写了这套《科学知识大课堂》。作为一套普及科学知识的通俗读物,本书有别于专业的学术论著,侧重于知识性、趣味性、实用性,注重对青少年科技素质的培育、科学兴趣的培养、科学精神的塑造与科学方法的启迪,不求面面俱到,但求言之有物,物有所指,指有所发。
热门推荐
  • 千重界之凶猛符灵师

    千重界之凶猛符灵师

    从小就被告知自己是个残次品而程萧屿却以为只要自己够努力、够坚持,总有一天能得到那个人的一点关爱于是小小的程萧屿模仿着她的喜好,拼命成为她所喜欢的那种孩子然而所有的努力只换来永恒的冰凉背影直到有一天,程萧屿终于学会做自己,终于找到了真正的目标拜了个坑爹师父,从此人生天翻地覆!收萌宠、学制符、打坏蛋、救老爹……有千百种磨难,就有万千种机遇和幸运!土匪甲:我…我靠!不是说符灵师都是手无缚鸡之力的吗?!她她她怎么如此凶残?!土匪乙:我擦别靠了赶紧逃命吧!她可能不是人!一干原本跳出来想要打劫的土匪吓得屁滚尿流哄的一声落荒而逃!程萧屿:我还没炸够呢跑什么跑,把值钱的东西都交出来!……
  • 清风拂过那些年:回忆无边

    清风拂过那些年:回忆无边

    那些年少轻狂的岁月,谁还没暗恋过个小男生,但是,屡战屡败到叶小言这种程度的,还真是略略罕见,掰指头数一数,她喜欢过几个男生来着,啊,有点乱,且让她好好的慢慢的细细的捋一捋......
  • 妖孽老公,求好评

    妖孽老公,求好评

    他将她从别人的床上救下,从此,日日夜夜将她缠上!她见他,如见到鬼魅,唯恐避之不及。某男双手一撑,将她禁在双臂之间,挑唇逼近:“本人活好,有钱,有颜,跟我,有什么不好?”她笑:“北少非我族类,我有种族歧视!”男人面不改色:“我口味比较重,不介意你不是人类!”她忍无可忍:“滚!”他笑得欠扁:“咱们一起滚!”她终于怒了:“去死!”他得寸近迟:“牡丹花下死,做鬼也风流!不如,你现在就送我一程!”
  • 最让你开拓进取的创新故事(智慧背囊)

    最让你开拓进取的创新故事(智慧背囊)

    创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。精彩的故事,带给你非凡的思考与感悟,灵性的哲理,赋予你不息的智慧和力量。挖掘,激活你潜能中的创新思维,生活才能更加的五彩斑斓。
  • 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!)
  • 大贼

    大贼

    一梦千年,往昔的硝烟早已随风飘散。悠悠万载,灾变的世界到底经历了多少创伤。无尽的海域中,究竟藏着怎样的秘辛,前赴后继。韩枭说,我只是想安静的做个海盗,天下事,莫提。
  • 王爷,走着瞧

    王爷,走着瞧

    她,是大家族中的一名小姐,却是备受冷落。她,是幸运的,因为,她有一位坚强的娘亲,还有一个淡薄的性子。十四载年华,在冷清破旧的后院度过,从未见过自己的爹爹。第一次出府,为了受伤的陌生男子,出府购药,第一个朋友,温柔忧伤的年轻管家,偶然闯进。第一桩生意,俊美无铸的店铺老板,无偿相送。第一次离家,逃离不属于自己的命运,离开没有人情的“家”。
  • 奥丁之茧生记

    奥丁之茧生记

    有茧东生颦西眉,萧萧北雨南风雪。故事都在书里了
  • 我们都在寻找的未来

    我们都在寻找的未来

    寻找的未来,是错误的还是正确的?这本身就是一道没有答案的题,所以相信自己就行了。
  • 孤世之路

    孤世之路

    我本只是一潦倒与山野的穷猎人,可因为命运的鬼使神差走上修炼之途,混迹于这个世界,我一直在逃避,害怕去面对,但那双无形的手始终在黑暗中牵引我,我无法抗拒。