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數學教學的趣味奧秘設計(下)精裝,TXT免費下載,數學創新教學指導小組 精彩無彈窗下載,未知

時間:2021-02-07 02:14 /系統流 / 編輯:佩恩
主人公叫未知的小說是數學教學的趣味奧秘設計(下)精裝,本小說的作者是數學創新教學指導小組寫的一本學生、職場、教材的小說,情節引人入勝,非常推薦。主要講的是:熟旱“遊戲”是一種賭博行為,但利用的是數學知識,可見數學知識無處不在。如果我們掌

數學教學的趣味奧秘設計(下)精裝

小說長度:中短篇

小說狀態: 已完結

小說頻道:男頻

《數學教學的趣味奧秘設計(下)精裝》線上閱讀

《數學教學的趣味奧秘設計(下)精裝》章節

熟旱“遊戲”是一種賭博行為,但利用的是數學知識,可見數學知識無處不在。如果我們掌了這些知識,就不會上當受騙了。

4巧解九連環

外國文獻中把九連環做“Chinese

Ring”,世界上一致公認它是人類所曾發明過的最奧妙的斩巨之一。

九連環不知是什麼時候發明的,由於年代久遠,缺乏史料,許多人都認為它大概來自民間。十六世紀的大數學家、在普及三次方程解法中作出了卓越貢獻的卡爾達諾在公元1550年(相當於我國明朝中葉)已經提到了九連環。來,大數學家華利斯對九連環也作了精闢的分析。在明清二朝,上至所謂“士大夫”,下至販夫走卒,大家都很喜歡它。

九連環一般都用鉛絲製成,現在從事此的民間藝人已經寥若晨星,我們只好自己手來做一個。它共有九個圓環,每一個環上都連著一個較的鉛線直杆,各杆都在一環內穿過,鐵皮上的一排小孔裡。杆的下端都彎一小圈,使它們只能在小孔裡上下移,但脫不出來。另外再用鉛絲做一個雙股的釵。

這種遊戲的目的是要把九個環一個扣住一個地都到釵上,或者從釵上把九個環都脫下來。不論是上或脫下都不容易,要經過幾百手續,還得遵循一定的規律,用數學的行話來說,就是有一“演算法”。

先介紹兩種基本作。如果要把環到釵上去,先要把環從下向上,透過釵心在釵頭上,這一個作除了第一環隨時可做外,其餘的環因為有別的環扣住,都無法上。但有一點要注意,如果面有一個鄰接的環已經在釵上,而所有其他面的環都不在釵上時,那麼,只要把這一個在釵上的環暫時移到釵頭面,讓出釵頭,一環就可以上去,再把一個恢復原位。

至於環從釵上脫下的基本作,只要把上面的“上環”作倒過來做就行了。

懂了這兩種基本作之,我們還要多加練習,要做到不論上或脫下都能運用自如。現在可以看出,如果只要上第一環,只須一步手續就行了。要上第一、二兩環,可先上第一環,再上第二環,因此,一共需要二步。如果要上三個環呢。手續就更煩了。必須先上好第一和第二兩個環,還得脫下第一環,才能上第三環,最再上第一環,這樣,一共需要五步。(為了統一起見,每移一個環算作一步。)當環數更多時,手續必然更繁,如果一旦錯,就會。幸而我國古代的研究家們早就考慮到了,他們據古算的特,創造了三句訣:“一二一三一二一,釵頭雙連下第二,獨環在釵上環。”(最五步是一二一三一;脫環時最先五步是一三一二一。)

換句話說,移的手續是,每八步可作為一個單元,其中的七步一定是“一二一三一二一”,至於到底應“上”應“下”呢,這可依自然趨而定。即:原來不在釵上的應“上”,原來在釵上的應“下”。至於第八步則要看那時釵頭的情況而定:如果有兩環相連時,一定要脫下一環;如果釵頭只有單獨的一環時,一定要一環。以上就是訣的意思,“演算法”的全部奧妙就都在這裡了。據這三句訣,解開或上九個環,雖然有341步之多,也不費吹灰之了。據我國古代小說記載,民間老藝人把九連環全部解開來,大約只要五分鐘左右。

1975年,在國外出版了一本專書,專門講各式各樣的數列。由於電子計算機的飛速發展,數學裡有一種“離散化”傾向,因此,這本書的出版,被認為是所未有的,得到了各方面的好評。在這本書裡,也收羅著下面的數列:

1、2、5、10、21、42、85、170、341……

起先大家都莫名其妙,不知它是什麼用的,因為它既非等差數列,又非等比數列,也不是一些有名的數列。但是,來一經指點就恍然大悟了,原來它就是“九連環”數列。第一項的1,表明解開一個環只要一步,第二項的2,表明解開二個環需要二步……等等以此類推。由此可見,解開九個環,一共需要三百四十一步。

數列裡頭的各個數,到底有什麼規律?是否非得記不可?經過專家一研究、一分析,謎底終於揭穿了。原來,如果我們用un代表上述數列中的第n項,那麼,就可以得出下面的公式:

當n是偶數時,un=2un-1。

(例如,解開八個環需要的步數170,正好是解開七個環需要的步數85的二倍。)

當n是奇數時,un=2un-1+1。

(例如,解開九個環需要的步數341,等於解開八個環需要的步數170的二倍再加上1。)

這樣一來,我們有了u1,就能推出u2,有了u2,就能推出u3……正象順藤瓜,這種方法就“遞迴”,是數學裡一個非常重要的概念。

上面的方法雖然好,有人卻仍舊到美中不足。他們問,如果要解開幾個環,到底需要幾步?有沒有一個直接的計算公式呢?用數學的行話來說,就是要出一個用n來表示un的函式關係。經過人的研究,這個式子也是有的,即:

un=13(2n+1-1)當n為奇數時;

13(2n+1-2)當n為偶數時;

於是,九連環的問題就圓解決了。

5奇怪的遺囑

古時候,人們曾將一些物奉若神明。例如,古埃及人將貓尊為神聖的月亮和富裕女神,拜。誰家的貓了,全家人都得剪掉頭髮,剃光眉毛,以示哀悼;而誰要是殺了貓,即使是無意的,也會被處以極刑。

無獨有偶,印度人也有類似的習俗。不過,他們拜的不是貓,而是牛,即使牛橫衝直,踐踏莊稼,人們也不敢涉。至於有誰屠宰牛,則無異於犯下了彌天大罪。

由於這種奇特的習俗,印度人民中流傳著一個非常有趣的故事。

相傳在非常遙遠的古代,一位老人害了重病,臨終,他將3個兒子全都到床,立下了一份遺囑。遺囑裡規定3個兒子能夠分掉他的17頭牛,但又規定:老大應得到總數的1/2,老二應得到總數1/3,而老三隻能得到總數的1/9。

老人去世,兄3人聚在一起商量如何分牛。起先,他們以為這是一件非常容易的事,可是,他們商量來,商量去,商量了老半天,也沒有找出一種符老人規定的分法。因為17的1/2是812,17的1/3是523,17的1/9是189,這3個數都不是整數!

而且,這種分法需要活活殺2頭牛,實際上是本行不通的。

其實,即使是偷偷屠宰了2頭牛也無濟於事,因為812+523十189=16118並沒有能將17頭牛全部分完,還會餘下1頭牛的17/18。剩下的部分又該怎麼辦呢?這份遺囑能夠執行嗎?

3人解決不了這個問題,去向許多有學問的人請,大家聚在一起商量了老半天,也沒有找出一種符老人規定的分法。

一天,有個老農牽著1頭牛從這家門經過,聽說了這件事,他想了一會兒,開:“這件事其實很容易。這樣吧,我把這頭牛借給你們,你們按總數的1/2、1/3、1/9去分,分完再把這頭牛還給我就行了。”

3人決定按老農的分法去試一試。這時,他們手中共有18頭牛,老大分1/2,得9頭;老二分1/3,得6頭;老三分1/9,得2頭,真是巧極了,這麼一來,他們剛好分掉了自己家的17頭牛,而且還餘下1頭,正好原封不地還給那位老農。

這個難住了那麼多人的數學問題,就在這魔術似的一借一還中,脆利落地給解決了。

這是怎麼回事呢?原來,那位聰明的老農清了遺囑的秘密。老人規定3個兒子各得17頭牛的1/2、1/3、和1/9,實際上,也就是要他們按這個比例去分。把1/2∶1/3∶1/9化成整數比是9∶6∶2,而9+6+2又正好等於17,所以,按照9、6、2這3個數字去分,就正好符遺囑規定的分法。

那麼,老農為什麼又要借給兄3人1頭牛呢?瞧,12十13十19=1718,這個算式提醒人們,按照遺囑的規定去分牛,實際上是在分18份中的17份。老農借出1頭牛,總數達到了18頭,而18頭的1/2、1/3和1/9正好是整數,他的分法就比較容易為大家所接受。

很清楚,無論借牛與不借牛,結果都是一樣。當然,老農借出1頭牛,他就用不著多費环讹去解釋其中的理了。

6“盈不足術”

如果有人出這樣一題:4個人買一件12元的禮物。問每人應出多少錢?你會毫不費地回答:每人應出3元。從代數的角度來看,這只不過是解方程4x=12而已,非常簡單。但令人驚奇的是,象px-q=0這種簡單的一次方程問題,在古代卻要大費周折,用相當煩的辦法來解決。

在中世紀的歐洲,為了解px-q=0這種型別的問題,有時要用到所謂“雙設法”,即透過兩次假設以未知數的方法。這種方法的大意是:設a1和a2是x值的兩個猜測數,b1和b2是誤差,這時有

a1p-q=b1,(1)

a2p-q=b2,(2)

(1)-(2)得p(a1-a2)=b1-b2,p=b1-b2a1-a2。

(1)×a2-(2)×a1,得-q(a2-a1)=a2b1-a1b2,

即,q=a2b1-a1b2a1-a2。

因此,x=qp=a2b1-a1b2b1-b2,

於是就出了x的值。在代數學的符號系統發展起來之,“雙設法”是中世紀歐洲解決算術問題的一種主要方法,並得到廣泛的應用。十三世紀著名的義大利數學家斐波那契,最早介紹了這種方法,並把它做“阿爾—契丹耶(elchataym)”,這顯然是阿拉伯語的音譯。因為在11~13世紀,這種方法就引起了阿拉伯數學家的重視,並稱之為“契丹演算法”。另一方面,我們知當時阿拉伯人所說的“契丹”,實際上就指的是中國。“契丹演算法”就是“中國演算法”。由此看來,“雙設法”追本溯源應該來自中國,來自中國古代的“盈不足術”。正是我國早已有之的“盈不足術”很可能經由阿拉伯傳入歐洲,在歐洲數學發展中起了重要的作用。

“盈不足”又稱“盈朒(róu),是我國古代解決“盈虧類”問題的一種算術方法,“盈”就是“多”,“不足”就是“少”。我國古代數學名著《九章算術》裡有一章就做“盈不足”,其中第一個問題是:“今有共買物,人出8,盈3;人出7,不足4。問人數、物價各幾何?”這題的題意是:現在有幾個人起來買東西。如果每人出8元,則多3元;如果每人出7元,則少4元。問人數和物價各是多少?《九章算術》給出了這個問題的一般解法,我們用現在的代數式來表示:設每人出a1,盈(或不足)b1;每人出a2,盈(或不足)b2。其中,在盈的情況下,b1,b2>0,不足時,b1,b2<0。於是,人數p或物價q可由下列公式計算出來:

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數學教學的趣味奧秘設計(下)精裝

數學教學的趣味奧秘設計(下)精裝

作者:數學創新教學指導小組
型別:系統流
完結:
時間:2021-02-07 02:14

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