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第22章 数学教学的趣味运用推荐(16)

八戒张开大嘴刚要咬桃子,只听有人喊道:“慢咬!”他一愣,心想又来什么神仙了?定睛一看,是孙悟空站在他身边。八戒赶紧解释说:“我原来摘了一大包桃子,路遇五位神仙,大部分桃子都给他们要走啦!”八戒把前后经过说了一遍,悟空两眼一瞪说:“可恶的神仙,他们各要了多少?我去找他们算帐!”八戒摇摇头说:“原来有多少,他们每人拿多少,我都不知道,反正最后只剩了一个。”

悟空说:“用反推法来算:龙王、火神、风神、山神、土地神依次拿了3个、6个、12个、24个、48个。我饶不了他们!”说完纵身飞去。

101.祝福短信里的数学

电话、手机、计算机,朋友之间传信息;新年、新春、新景象,祝福朋友皆安康。逢年过节,近道的走亲访友,远路的打电话问候。随着生活的发展,除打电话拜年问好之外,用手机、计算机发短信祝福又成了时尚。除夕夜,我的手机短信接连不断,读着远方朋友的真挚祝福,我发现这短信里也有很多数学。

数学是交流的语言,尤其是数字,一二三四五,六七八九十用得最多。如:

(1)一斤花生二斤枣,好运经常跟你跑;三斤苹果四斤梨,吉祥和你不分离;五斤橘子六斤桃,年年招财又进宝;七斤葡萄八斤橙,愿你心想事就成;九斤芒果十斤瓜,愿你天天乐开花!

(2)祝一帆风顺,二龙腾飞,三羊开泰,四季平安,五福临门,六六大顺,七星高照,八方来财,九九同心,十全十美。

(3)新年到了,送你一个饺子平安皮儿包着如意馅,用真情煮熟,吃一口快乐两口幸福三口顺利然后喝全家健康汤,回味是温馨,余香是祝福。

(4)传说薰衣草有四片叶子:第一片叶子是信仰,第二片叶子是希望,第三片叶子是爱情,第四片叶子是幸运。送你一棵薰衣草,愿你猴年快乐!

有的干脆把汉字一二三四五,换成了阿拉伯数字12345。

(5)新的1年开始,祝好事接2连3,心情4季如春,生活5颜6色,7彩缤纷,偶尔8点小财,烦恼抛到9霄云外!

(6)新的1年就要开始了,愿好事接2连3,心情4春天阳光,生活5颜6色,7彩缤纷,偶尔8点小财,一切烦恼抛到9宵云外,请接受我10全10美的祝福。

两条短信很类似,有很多成语是相同的,除了都精选了吉祥的含有数字的成语外,都取了“发”的谐音8,第二条短信中“心情4春天阳光”,还取了“似”的谐音4。

下面的这条短信,则把一年的时间用不同的计时单位进行了换算。

(7)在新的一年里,祝你十二个月月月开心,五十二个星期期期愉快,三百六十五天天天好运,八千七百六十小时时时高兴,五十二万五千六百分分分幸福,三千一百五十三万六千秒秒秒成功。

用一年两个字能表示的,却用三千一百五十三万六千秒这一“冗长”的话来表达,好话语百听不厌嘛。不如此,不足以表达自己真挚、细腻、酣畅而热烈的美好祝愿。

祝福的话说得越多越好,有限的词语与无限的祝福相比较,总有言不尽意之感觉,如何解决这多与少的矛盾,数学中整体与部分的关系在这里有了用武之地:

(8)如果一滴水代表一个祝福,我送你一个东海;如果一颗星代表一份幸福,我送你一条银河;如果一棵树代表一份思念,我送你一片森林。祝你新年快乐!

解决祝福的心情无限与词语有限的矛盾,还有一个方法,就是用虚数表达。我国汉语中有很多数字是虚数,不是实指,而是代表很多。下面两则短信中的“千万”、“万两”都是虚数。前一条还用到了数学中的加减与分解,后一条诙谐幽默,着实能给我们以快乐。

(9)新年到了,想想没什么送给你的,又不打算给你太多,只有给你五千万:千万要快乐!千万要健康!千万要平安!千万要知足!千万不要忘记我!

(10)圣旨到!奉天承运,皇帝诏曰:猴年已到特赐红包一个,内有幸福万两,快乐万两,笑容万两,愿卿家饱尝幸福快乐之微笑,钦此!

102.大金字塔之谜

墨西哥、希腊、苏丹都等国都有金字塔,但名声最为显赫的是埃及的金字塔。埃及是世界上历史最悠久的文明古国之一。金字塔是古埃及文明的代表作,是埃及国家的象征,是埃及人民的骄傲。

金字塔,阿拉伯文意为“方锥体”,它是一种方底,尖顶的石砌建筑物,是古代埃及埋葬国王、王后或王室其他成员的陵墓。它既不是金子做的,也不是我们通常所见的宝塔形。是由于它规模宏大,从四面看都呈等腰三角形,很像汉语中的“金”字,故中文形象地把它译为“金字塔”。

埃及迄今发现的金字塔共约八十座,其中最大的是以高耸巍峨而被古代世界七大奇迹之首的胡夫大金字塔。在1889年巴黎埃菲尔铁塔落成前的四千多年的漫长岁月中,胡夫大金字塔一直是世界上最高的建筑物。

据一位名叫彼得的英国考古学者估计,胡夫大金字塔大约由230万块石块砌成,外层石块约115000块,平均每块重2.5吨,像一辆小汽车那样大,而大的甚至超过15吨。假如把这些石块凿成平均一立方英尺的小块,把它们沿赤道排成一行,其长度相当于赤道周长的三分之二。

1789年拿破仑入侵埃及时,于当年7月21日在金字塔地区与土耳其和埃及军队发生了一次激战,战后他观察了胡夫金字塔。据说他对塔的规模之大佩服得五体投地。他估算,如果把胡夫金字塔和与它相距不胡夫的儿子哈夫拉和孙子孟卡乌拉的金字塔的石块加在一起,可以砌一条三米高、一米厚的石墙沿着国界把整个法国围成一圈。

在四千多年前生产工具很落后的中古时代,埃及人是怎样采集、搬运数量如此之多,每块又如此之重的巨石垒成如此宏伟的大金字塔,真是十分难解的谜。

胡夫大金字塔底边原长230米,由于塔的外层石灰石脱落,现在底边减短为227米。塔原高146.5米,经风化腐蚀,现降至137米。塔的底角为51。51′。整个金字塔建筑在一块巨大的凸形岩石上,占地约52900平方米,体积约260万立方米。它的四边正对着东南西北四个方向。

英国《伦敦观察家报》有一位编辑名叫约翰·泰勒,是天文学和数学的业余爱好者。他曾根据文献资料中提供的数据对大金字塔进行了研究。经过计算,他发现胡夫大金字塔令人难以置地包含着许多数学上的原理。

他首先注意到胡夫大金字塔底角不是60。而是51。51′,从而发现每壁三角形的面积等于其高度的平方。另外,塔高与塔基周长的比就是地球半径与周长之比,因而,用塔高来除底边的2倍,即可求得圆周率。泰勒认为这个比例绝不是偶然的,它证明了古埃及人已经知道地球是圆形的,还知道地球半径与周长之比。

泰勒还借助文献资料中的数据研究古埃及人建金字塔时使用何种长度单位。当他把塔基的周长化为英寸为单位联系。他由此想到。英制长度单位与古埃及人使用的长度单位是否有一定关系?

泰勒的观念受到了英国数学家查尔斯·皮奇·史密斯教授的支持。1864年史密斯实地考查胡夫大金字塔后声称他发现了大金字塔更多的数学上的奥秘。例如,塔高乘以109就等于地球与太阳之间的距离,大金字塔不仅包含着长度的单位,还包含着计算时间的单位:塔基的周长按照某种单位计算的数据恰为一年的天数,等等。史密斯的这次实地考察受到了英国皇家学会的赞扬,被授予了学会的金质奖章。

后来,另一位英国人费伦德齐·彼特里带着他父亲用20年心血精心改进的测量仪器又对着大金字塔进行了测绘。在测绘中,他惊奇地发现,大金字塔在线条、角度等方面的误差几乎等于零,在350英尺的长度中,偏差不到0.25英寸。但是彼特里在调查后写的书中否定了史密斯关于塔基周长等于一年的天数这种说法。

彼特里的书在科学家中引起了一场轩然大波。有人支持他,有人反对他。大金字塔到底凝结着古埃及人多少知识和智慧,至今仍然是远没有完全解开的谜。大金字塔之谜不断吸引着成千上万的热心人在探索。

103.以华人命名的数学成果

数学领域中有些研究成果是以华人命名的,其中着名的有:

华氏定理:数学家华罗庚关于完整三角和的研究成果被国际数学界称为“华氏定理”;另外他与数学家王元提出多重积分近似计算的方法被国际上誉为“华-王方法”。

苏氏锥面:数学家苏步青在仿射微分几何学方面的研究成果在国际上被命名为“苏氏锥面”。

熊氏无穷级:数学家熊庆来关于整函数与无穷级的亚纯函数的研究成果被国际数学界誉为“熊氏无穷级”。

陈示性类:数学家陈省身关于示性类的研究成果被国际上称为“陈示性类”。

周氏坐标:数学家周炜良在代数几何学方面的研究成果被国际数学界称为“周氏坐标;另外还有以他命名的“周氏定理”和“周氏环”。

吴氏方法:数学家吴文俊关于几何定理机器证明的方法被国际上誉为“吴氏方法”;另外还有以他命名的“吴氏公式”。

王氏悖论:数学家王浩关于数理逻辑的一个命题被国际上定为“王氏悖论”。

柯氏定理:数学家柯召关于卡特兰问题的研究成果被国际数学界称为“柯氏定理”;另外他与数学家孙琦在数论方面的研究成果被国际上称为“柯-孙猜测”。

陈氏定理:数学家陈景润在哥德巴赫猜想研究中提出的命题被国际数学界誉为“陈氏定理”。

杨-张定理:数学家杨乐和张广厚在函数论方面的研究成果被国际上称为“杨-张定理”。

陆氏猜想:数学家陆启铿关于常曲率流形的研究成果被国际上称为“陆氏猜想”。

夏氏不等式数学家夏道行在泛函积分和不变测度论方面的研究成果被国际数学界称为“夏氏不等式”。

姜氏空间:数学家姜伯驹关于尼尔森数计算的研究成果被国际上命名为“姜氏空间”;另外还有以他命名的“姜氏子群”。

侯氏定理:数学家侯振挺关于马尔可夫过程的研究成果被国际上命名为“侯氏定理”。

周氏猜测:数学家周海中关于梅森素数分布的研究成果被国际上命名为“周氏猜测”。

王氏定理:数学家王戌堂关于点集拓扑学方面的研究成果被国际数学界誉为“王氏定理”。

袁氏引理:数学家袁亚湘在非线性规划方面的研究成果被国际上命名为“袁氏引理”。

104.数学传统最悠久的国家

中国数学一开始便注重实际应用,在实践中逐步完善和发展,形成了一套完全是自己独创的方式和方法。形数结合,以算为主,使用算器,建立一套算法体系是中国数学的显着特色;“寓理于算”和理论的高度精炼,是中国数学理论的重要特征。

10进位位值制、甲子纪年法、规矩作图等有强大的生命力,经历三四千年沿用至今,充分说明了中国是数学传统最悠久的国家。

在中国数学的形成时期的第二阶段,中国与印度有着文化交流,中国古代的算术和代数学对印度数学有很大的影响。后者也偏重于量与数的计算方法,通过阿拉伯传到欧洲后,放出异常的光彩。西洋数学史家一般认为近代数学的产生应归功于印度数学的贡献,实际上中国古代数学的功绩是不可磨灭的。

在原始社会后期,我们的祖先就已经建立了10进制,至迟到春秋战国之际,在计算中又普遍使用了算筹。在数学上,仅就发明完善的10进位位值制这一记数法来说,中国对人类文化已经做出了非常重大的贡献,可以与“四大发明”相媲美。马克思称10进位位值记数法为“最妙的发明之一”,李约瑟在《中国科学技术史》中说:“奇怪的是,忠实于表意原则而不使用字母的文化,反而发展了现代人类普遍使用的10进位的最早形式,如果没有这种10进位制,就几乎不可能出现我们现在这个统一化的世界了”。

有史可考的确凿证据是,公元前14世纪的殷代甲骨文卜辞中的很多记数的文字。大于10的自然数都用10进位制,没有例外。殷人向后世人一样,用一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、百、千、万13个单字记10万以内的任何自然数。例如记2656作“二千六百五十六”,只是记数文字的形体和后世的文字有所不同。也用合文,但字形同甲骨文不一样。

用算筹来记数和作四则运算,很可能在西周时期(公元前11世纪到公元前8世纪)已经开始了。由于社会生产力的不断提高,劳动人民创造了便于计算的工具。算筹是为了进行繁杂的数字计算工作而创造出来的,它不可能是原始公社时期里(例如传说中的黄帝时代)的产物。

算筹一般是由竹制成的签子。秦以前算筹的粗细、长短因史科缺乏,现在无法考证。公元1世纪时,汉代的算筹长合13.8厘米,径合0.69厘米;公元7世纪时,隋代的算筹长约合8.85厘米,广约合0.59厘米。可见计算用的算筹渐渐改得短小,运用起来比较方便。

古代算筹的功用大致和后世的算盘珠相仿。5以下的数目,用几根筹表示几;6、7、8、9四个数目,用一根筹放在上面表示五,余下来的数,每一根筹表示一。表示数目的算筹有纵横两种方式,表示一个多位数就象现在用数码记数一样,把各位的数目从左到右横列,但各位数目的等式须要纵横相间。个位数用纵式表示,十位数用横式表示,百位、万位用纵式,千位、十万位用横式。算筹记数的纵横相间制传到宋元时期没有改变。

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