登陆注册
8300700000008

第8章 数学教学的趣味运用推荐(2)

于是得出:圆周长为一丈零零四分八。并说周三径一是古率,不太准,较准确的数字是径一周三一四一五九二六五,(正是祖冲之计算的结果)并声明只用“大数”(较接近的近似值)三一四计算得出的圆周长。这就是说,米兰芬用3.23.14=10.048。

什么是铺地锦呢?

铺地锦原来是古代阿拉伯人计算乘法时用的一种方法,后来传入我国,这种算法被起了一个很好听的名字:铺地锦。你看前面米兰芬画的那个乘法图式,象不象用瓷砖铺起的地面。我们如何用铺地锦来计算乘法呢?

比如要计算34227,被乘数与乘数分别有3个与2个有效数字。就可以画一个三列二行(竖的叫列,横的叫行)的方格,并画出一系列的对角线。在方格上方写上被乘数342,每个方格上写一个数字,右方从上列下写出乘数27,然后就开始相乘:先用2分别乘以3、4、2,得到6、8、4,把这三个数字分别填在与被乘数、乘数的对应数字对齐的方格中,均填在下半格。再用7分别乘3、4、2,得出21、28、14,把这三个数依次填在相应的格子中。各个积的个位数字填在右下的半格中,十位数字填在左上的半格中,填完后,按斜线,把每两条斜线间夹的数字分别相加,和写在格子外的相应位置。如和超过10,则格子外只记和的个位数字,而和的十位数字则在上一斜线间补记上。(如图中加圈的两个数字)在上一斜线间数字求和时,这些补记的数字也要加进去。全部加完后,从左上到右下沿格子外读数,即是所求积,即34227=9234。

这个乘法在古印度则是这样算的:

古印度算法与铺地锦在形式上虽然不同,但实质上是一样的,现代的竖式乘法则是在此基础上加以改进的结果。

10.富兰克林的遗嘱

美国着名政治家富兰克林在他的遗嘱中,对自己的遗产作了具体的安排,其中谈到:

“1000英磅赠给波士顿的居民……把这笔钱按5%的利率借出。过了100年,这笔钱增加到131000英磅……那时用100000英磅来建造一所公共建筑物,剩下的31000英磅继续生息。在第二个100年尾,这笔钱增加到4061000英磅,其中的1061000英磅还是由波士顿的居民支配,而其余的3000000英磅让马萨诸塞州的公众管理。”

从这段遗嘱中,我们可以看出富兰克林为民着想的精神是非常可嘉的。不过开始只有区区一千英磅的赠款,就要为几百万英磅安排用场,这种设想是可能的吗?

富兰克林的遗嘱并非想当然,也不是一般地估计,而是经过精密的计算的。小朋友们,你知道怎么计算的吗?

11.数学魔术家

心算表演开始了,大厅内挤满了观众。一位教授走上讲台,简短的致词后,在黑板上写下了一个201位的大数:

916,748,679,200,391,580,986,600,275,853,810,624,831,066,801,443,086,224,071,265,164,279,346,570,403,670,965,932,792,057,674,803,067,900,227,965,775,473,400,756,816,883,056,208,210,161,291,328,455,648,057,801,586,067,711。

心算的要求,是求这个大数的23次方根。

表演者是印度的一位37岁的妇女,她的名字叫沙贡塔娜。今天,她要以惊人的心算能力,与一台先进的电子计算机展开竞赛,看看谁算得快,算得准确。

教授用4分钟写完这个大数。然后,沙贡塔娜便开始心算。与此同时,电子计算机也进行工作。运算结果,沙贡塔娜只用了50秒钟就向观众报出了正确的答案:546372891。与沙贡塔娜心算形成鲜明对比的是,计算机为了得出同样的答数,必需输入两万条指令和数据,然后再进行计算,花费的时间比沙贡塔娜要多得多。

大厅中暴发出暴风雨般的掌声和热烈的欢呼声,人们祝贺沙贡塔娜所取得的成功。

印度数学界1981年出现的这一奇闻,在国际上引起了轰动。美国报界称沙贡塔娜为“数学魔术家”。我国已故着名数学家华罗庚还为此专门给《数学情报》杂志撰写了一篇名为“天才与实践”的文章,赞扬了沙贡塔娜特殊的天才与刻苦实践的精神。值得提出的是,在这篇文章中,华罗庚教授对这个问题提出了一种非常巧妙的计算方法。

首先,华罗庚根据近似计算的原理和科学计数法的方法,将这个201位数写成

916……711≈(9.1674867921016)10823

然后把9.1674867921016输入计算器,开23次方,很容易得到它的方根为5.463728910。而10823的23次方根为108。

∴23916……711=23(9.1674867921016)10823

=5.463728910108

=546372891

这便是所求的201位大数的23次方根。

在这里华罗庚教授运用指数的运算法则,借助于普通的计算器,用初等代数的方法,就解决了这个繁杂的计算问题。

12.《名画》

前苏联着名科学家别莱利曼在他所着的《趣味代数学》中介绍了波格达诺夫·别列斯基的《名画》,画上那位老师拉金斯基是一位自然科学教授,放弃了大学教席来到农村学校当一名普通老师。

画中,黑板上写着一道式子:

十几个学生,有的抓头,有的搔腮,都在吟思,看来老师正让大家心算这道题目,画面紧凑生动,寓意很深。

如果光凭心算来算这一题,是比较困难的,因为数据比较大,算起来比较繁。但如果仔细一研究,10、11、12、13、14这几个数目具有一种有趣的特性:

102+112+122=132+142,

而且

100+121+144=365。

所以,很容易算出画里的算式应等于2。

现在,把这个问题推广一点:还有没有其它这样五个连续的整数,前三个的平方和正好等于后两个的平方和呢?

设x为这五个连续整数的第二个数,(这样设有方便之处,为什么?)依题意可列得方程:

(x-1)2+x2+(x+1)2=(x+2)2+(x+3)2。

去括号,化简,得

x2-10x-11=0。

解这个一元二次方程,得

x1=11,x2=-1。

所以,具有所要求性质的数列有两组:拉金斯基的那组是10,11,12,13,14;另一组是-2,-1,0,1,2。

事实上,

(-2)2+(-1)2+02=12+22。

如何把问题进一步拓宽一点:有没有这样七个连续整数,前四个的平方和等于后三个的平方和?问题就是要解方程

(x-3)2+(x-2)2+(x-1)2+x2=(x+1)2+(x+2)2+(x+3)2。

不难得出这个方程的解是x1=24,x2=0。

读者不难写出类似的等式。

13.月亮宝石的价值

你看过《月亮宝石》这本书吗?《月亮宝石》是十九世纪英国着名作家威廉·威尔基·柯林斯(1824-1889)的代表作,这本书被后世誉为“第一部英国侦探小说,也是最伟大的一部”。柯林斯也因此而被戴上“现代侦探小说的鼻祖”的桂冠。以写福尔摩斯探案小说闻名今世的柯南·道尔也在很大程度上受到他的影响。

这部小说是围绕着一颗价值连城的黄色的印度钻石而展开的。这颗宝石原来一直被镶嵌在一尊四只手的印度神——月亮神的前额上。

1799年,英国侵略者攻入印度圣城塞林加柏尔。官兵烧杀劫掠,无恶不作。

英国侵略军军官亨卡什抢到这颗宝石后,把它带回英国。而印度爱国者不甘心国宝流落异邦,也跟踪来到英国。伺机夺回。亨卡什嫁祸于人,临死前把宝石送给侄女雷茜儿,但雷茜儿得到宝石的当晚就失窃了。

于是探长得以登场大显身手。几经波折,扑朔迷离的案情终于真象渐白。原来是以慈善家面目出现的雷茜儿的表哥艾伯怀特偷走了宝石。

艾伯怀特一方面为了逃避印度爱国者的追索,另一方面也为了销赃方便,想把宝石带到阿姆斯特丹去割成几块,他认为宝石如被割成几块,不成完璧,印度爱国者就可能因为不能再镶嵌到月亮神象上而放弃追索。从而有利于他销赃。

当然,宝石被割开,价值会大跌。但飞来之财,对艾伯怀特来说也足够他挥霍的了。

宝石的价值,要看它的纯净度,还要看它的颜色。而在颜色纯度都一样的情况下,其价值与重量的平方成正比。这块宝石,据当时的宝石商,高利贷者鲁克的估价,至少价值30000英镑,这在当时已经可算是天文数字了。而且贪婪的鲁克也是为了杀价才这样压低估价的。就算这块宝石价值30000英镑吧,再假定这块宝石重G克拉(克拉是计算宝石的重量单位,1克=5克拉),于是可知一粒重1克拉的这种宝石。

为方便计,假定艾伯怀特准备把宝石割成重量为x克拉及(G-x)克拉的两块,于是

割开后宝石价y=[Kx2+K(G-x)]2=2KX2-2Kx+2KG

显然,宝石的价格是x的二次函数,其中0<x<G,于是。

这就是说,割开后宝石价值一定受损失,且当宝石割成相等两块时受损失最大。此时的价值只有原价的一半。

这个问题用几何方法也可以说明。

如图,取线段AB表示月亮宝石的重量G,即AB=G。

于是,月亮宝石的价值为KG2=K·SABCD。

设宝石被割成重为x=AM及G-x=BM的两块。在正方形的各边上依次截取BN=CR=DP=AM,则MNRP也是正方形。

两块宝石价值和y=[kx2+K(G-x)]2=K(AM2+AP2)=K·MP2=KSMNRP。

显然SMNRP<SABCD,即割开后宝石的价值要受损失。

如果取正方形ABCD的四边中点E、F、G、H,则正方形EFGH的面积xK则表示宝石被割成相等两块时的价值,下面证明SEFGH≤SMNRP。

不妨设AH>AP。作PS‖AB,交HE于S,且设HE与PM交于O,易证S△OEM=S△OSP。

于是SAMP=SAEOP+SOSP=SAESP<SAEH。

∴SEFGH=SABCD-4SAEH<SABCD-4SAMp=SMNPR。

即当E、F、G、H为正方形ABCD的四边中点时,其面积取最小。

当然,故事的结局是:正当化装成水手的艾伯怀特揣着宝石准备动身上阿姆斯特丹时,探长们赶到了,但三位印度爱国者先到了一步,夺走了宝石并重新把宝石送回国,并镶嵌在月亮神的前额上去了!

14.拿破仑三角形

对于法国人来说,拿破仑·波拉巴这个妇孺皆知的名字是他们的骄傲。拿破仑出身于科西嘉岛。1793年,24岁的拿破仑在土仑战役中崭露头角,打了一个大胜仗。

“谁在土仑打胜仗啦?”法国人都在问。

“炮兵上尉拿破仑·波拉巴。”知道情况的法国人骄傲地回答。

“我们从来没听过这个名字。拿破仑长得什么样子呀?长得一定挺帅的吧。”太太小姐们问。

“不,拿破仑是个矮子。”

一夜之间,拿破仑就成了家喻户晓的英雄。拿破仑是个天才的军事家,在接下去的几次战役中,拿破仑所向披靡,风头出尽。当他指挥着法国部队翻过阿尔卑斯山时,他已赫赫有名,并登上法兰西第一帝国皇帝的宝座。他几次打垮了欧洲的封建君主们的反法联盟,并把大半个欧洲置于他的帝辇之下。

1812年,法国军队踏进了莫斯科。然而铺天盖地的暴风雪,把踌躇满志的拿破仑的美梦压碎了。面对坚壁清野的俄国人,法国兵陷入了饥寒交迫的绝境。而当法国兵退出空城莫斯科时又遭到俄国名将库图佐夫的毁灭性打击。不久,失败的拿破仑被流放到厄尔巴岛。据说他此时写了一段回文:“ABLEWASIEREISAWELBA。”(可译为:在我看见厄尔巴之前,我可是非常能干的。)

不久,他又复辟,但又在滑铁卢打败了(这次又是电闪雷鸣、暴雨如泣的恶劣天气帮了他的对手的忙。)拿破仑又被流放到圣·赫勒钭岛,1821年死于慢性砷中毒。

由于拿破仑是炮兵军官出身,所以他的几何与三角都学得相当好,在绚丽的数学大花园中,就开着一朵以他的名字命名的小花。

以任何三角形ABC的三边为边向三角形外侧(或内侧)作正三角形ABC′、BCA′、CAB′,这三个正三角形的中心分别为P、Q、R,则△PQR是正三角形。当所作三个正三角形在△ABC外侧时,

△PQR称外拿破仑三角形;而当它们位于△ABC内侧时,则称内拿破仑三角形。

这个题并不难证,首先△ABC′、△BCA′、△CAB的外接圆交于一点X。

连AP、AR、XP、XR,易知△APR≌△XPR,故∠APR=∠XPR,连BQ、BP、XQ,同理可证∠BPQ=∠XPQ,于是∠QPR=1/2∠APB,由∠APB=120°知∠QPR=60°。同理∠PQR=∠QRP=60°,即△PQR为正三角形。

类似可证三角形的内拿破仑三角形是正三角形。

拿破仑三角形还可有更简单的证明:实际上,连AX、BX、CX,则由于PQ⊥BX,(两圆连心线垂直于公共弦)PR⊥AX,于是立即可得到∠QPR=60°,于是命题可证得。

同类推荐
  • 海洋科学知识(青少年科普知识阅读手册)

    海洋科学知识(青少年科普知识阅读手册)

    技术更新,知识爆炸,信息扩张……一系列代表着人类社会巨大进步的词汇,充斥着我们的社会,使每个人都感到在巨大的社会进步面前人类自身的局限。作为人类社会充满生机和活力的群体——青少年朋友,在对现有书本知识学习的基础上,更充满着对一切现代科学技术和信息技术的无限渴望。人类的智慧在我们生存的这个蔚蓝色的星球上正放射出耀眼光芒,同时也带来了一系列不容我们忽视的问题。引导二十一世纪的青少年朋友了解人类最新文明成果,以及由此带来的人类必须面对的问题,将是一件十分必要的工作。
  • 完善学校规范化管理的体制

    完善学校规范化管理的体制

    学校的规范化管理,是为了实现素质教育的培养目标,把学校管理活动中最基本的、相对稳定的管理内容,通过制定切实可行的制度和规范,采取强制执行、严格训练和有效的思想教育,使之成为学校师生员工自觉遵守的习惯,内化为师生员工的素质,进而形成学校的传统,以达到管理非管理,似有似无的境界,并形成一定的常规。
  • 企业经营沙盘实训教程

    企业经营沙盘实训教程

    《企业经营沙盘实训教程》采取校企合作的编写模式,由高职院校教师与中国物流公司常州分公司等企业管理人士合作完成。在教程编写过程中,校企合作编写团队共同对教程编写理念、编写思路、编写内容和编写方法等进行了认真细致的研讨。
  • 论语

    论语

    《论语》是一部语录体思想散文集。早在春秋后期孔子设坛讲学时期,其主体内容就已初始创成;孔子去世以后,他的再传弟子代代传授他的言论,并逐渐将这些口头记诵的语录言行记录下来,集腋成裘,最终在战国初年汇辑论纂成书,因此称“论”。《论语》主要记载孔子及其弟子的言行,因此称为“语”。
  • 欧洲寓言(语文新课标课外必读第七辑)

    欧洲寓言(语文新课标课外必读第七辑)

    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。
热门推荐
  • 大宋混世王

    大宋混世王

    艾玛,穿越了,居然附体在一个臭名昭彰的恶少身上!当众调戏大姑娘小媳妇半夜敲寡妇门,三更砸新婚夫妇的窗,先生掉粪坑里了……这些事真的不是我做的啊,你们怎么不相信呢!喜欢本书的朋友请加本书读者群:415946267
  • 无尘界

    无尘界

    仙魔之界,万族林立;试炼之地,天骄并起!这是一界轮回,亦是一人宿命!白发老,红颜浅;道何难?情维艰!孤衣逆宿命,独步掌轮回!且看吴小言如何一步步崛起,横扫界内界外尘!《无尘界》,精彩尽在!
  • 星河之创世纪

    星河之创世纪

    “人一旦没有了梦想,和咸鱼有什么区别?”少年大吼出了他的理念,怀揣着梦想,踏上了一条应该不会成为咸鱼的道路!“所以...你的脑子里都装满了咸鸭蛋吗!我说了多少遍不要用你的单细胞大脑来思考问题啊林谷!你究竟什么时候才能听明白?”“我们的队长是蠢材?嘿,你说的一点也没错。但是...他却是最好的队长啊!收起你那可笑的观点,咸鱼是没有资格评判他的!”少年的手指向浩瀚星空:“伙伴们,站起来。那里才是我们真正的战场!”
  • 竹书纪年辑证

    竹书纪年辑证

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 南墙下的你

    南墙下的你

    清凉与陆景琛在大学里是被人羡慕的情侣,可不知道是怎么了他们分手了一个出国一个订婚清凉回来时候遇到了他,他好似不认识清凉似的从她身边走过
  • 杀手神医腹黑三小姐

    杀手神医腹黑三小姐

    肯定是阎王嫌她太美让她一个杀手神医穿越到了一个异世界。灵力?那是什么鬼?哎呀不好意思我的空间里全是灵力。幻兽?我家神兽又不听话欺负你家幻兽了,回家我一定好好收拾它。你一个单系元素欺负我一个七系元素我也是醉了好不好?找我麻烦的请你们带个面具好不好,长的难看不是你的错但是出来吓人就不对了吧,看到你,我和我的小伙伴差点惊呆了有木有?诶,我是草包你算什么?天生脑残的怪物吗?你说我嚣张啊……那又怎样?我可是万年一见的天才诶,我有高冷拽酷狂的资本,不服你来咬我啊。原来泼过我冷水的,放心好啦,我会烧开了给你泼回去的。
  • 相思谋:妃常难娶

    相思谋:妃常难娶

    某日某王府张灯结彩,婚礼进行时,突然不知从哪冒出来一个小孩,对着新郎道:“爹爹,今天您的大婚之喜,娘亲让我来还一样东西。”说完提着手中的玉佩在新郎面前晃悠。此话一出,一府宾客哗然,然当大家看清这小孩与新郎如一个模子刻出来的面容时,顿时石化。此时某屋顶,一个绝色女子不耐烦的声音响起:“儿子,事情办完了我们走,别在那磨矶,耽误时间。”新郎一看屋顶上的女子,当下怒火攻心,扔下新娘就往女子所在的方向扑去,吼道:“女人,你给本王站住。”一场爱与被爱的追逐正式开始、、、、、、、
  • 疯狂太阳系

    疯狂太阳系

    一千多年前玛雅人留下预言,地球在二零一二年十二月二十一日的黑夜降临以后,十二月二十二日的黎明将永远不会到来。转眼间,到了二十一世纪,也是该验证玛雅人预言的时候了。紧接着,木星脱离行星运转轨道,地球与木星擦边而过,被撞向陨石带,金星与水星被木星吸附,之后,木星与太阳相撞,太阳系风暴一触即发。地球上,遭到接二连三的陨石袭击。不明天体与日俱增,为了生存,地球上生命的内部斗争接连不断。太阳系是否会被毁灭形成一个新星系,地球又将如何面对生死存亡的一刻呢?
  • 超级无敌穿越系统

    超级无敌穿越系统

    杨峰意外穿越到修仙大陆,发现自己是个废柴,在他绝望之际,金手指,【超级无敌穿越系统】,打怪升级,杀boss有奖,抽奖系统,红警系统,打怪升级,无所不能,而且,系统的抽奖子系统只要灵石充足,什么有天界聊天群的手机,时光梭,还可以抽到影视位面任务系统,总之任何法宝,任何金手指,甚至人物都可以抽到
  • 王爷您慢走

    王爷您慢走

    本书是说君柠本是二十一世纪令人闻风丧胆的杀手,因为受不了心爱的人背叛而自裁,又借尸还魂穿越到将军府一位不受宠的四小姐君芷凉身上,重重坎坷后终于从逆袭成功的过程~