《數學知識篇》(下)無廣告閲讀_孔子和古希臘和阿基米德_最新章節全文免費閲讀

時間:2017-05-10 11:02 /衍生同人 / 編輯:楚留香
經典小説《《數學知識篇》(下)》由王月霞所編寫的技術流、老師、淡定風格的小説,主角阿基米德,孔子,古希臘,書中主要講述了:在張邱建生活的那個年代,人們還不會佈列不定方程組,那麼,他又是怎樣算出題目的幾個答案的呢? 原來,張邱建發現了一個秘密:4只公&#...

《數學知識篇》(下)

作品長度:中短篇

需要閲讀:約1天讀完

連載情況: 全本

《《數學知識篇》(下)》在線閲讀

《《數學知識篇》(下)》精彩章節

在張邱建生活的那個年代,人們還不會佈列不定方程組,那麼,他又是怎樣算出題目的幾個答案的呢?

原來,張邱建發現了一個秘密:4只公值20文錢,3只小值1文錢,起來數是7,錢數是21;而7只牡棘呢,數是7,錢數也是21。如果少買7只牡棘,就可以用這筆錢多買4只公和3只小。這樣,百仍是百,百錢仍是百錢。所以,只要出一個答案,據這種法則,馬上就可以出其他的答案來。

這就是馳名中外的“百術”。

“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這種類型的問題,有時要用到所謂“雙設法”,即通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。十三世紀著名的意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“契丹算法”。另一方面,我們知當時阿拉伯人所説的“契丹”,實際上就指的是中國。“契丹算法”就是“中國算法”。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“盈月(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》裏有一章就做“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:

p=b1-b2a1-a2q=a2b1-a1b2a1-a2。

在上述問題中,由這兩個公式可得人數p=7(人),物價q=53(元)。

“盈不足術”是中國古代數學的一項傑出成就。用“盈不足”算法,不僅能解決盈虧類問題,而且還能解決一些較複雜的問題。例如,設好地一畝產糧300斤,次地七畝產糧500斤;現在有一頃地共產糧1萬斤;問好地和次地各有多少畝?這題雖然沒有給出“盈”和“不足”的數值,但可以假定有好地20畝,次地80畝,於是,可算出這種情況應多產糧171427斤。如果假定有好地10畝,次地90畝,則應少產糧57137。因此,據上述公式即可算出好的有12畝半,次地有87畝半。

當然,應用我們學到的一次方程或二次方程等代數知識,很容易解決常遇到的算術難題,不必多此一舉地再用“盈不足術”了。但在高等數學範圍內,有時還要用盈不足術推高次數字方程或函數實的近似值。

牛頓問題

牛頓是17世紀英國最著名的數學家。他不僅勇於探索高的數學理論,也很重視數學的普及育,曾專門為中學生編寫過一數學課本。牛頓認為:“學習科學時,題目比規則還有用些。”所以在書中編排了許多複雜而又有趣的數學題,用來鍛鍊學生的數學思維能。下面這個題目就是書中一著名的習題。

“有3塊草地,面積分別是313頃、10頃和24頃。草地上的草一樣厚,而且得一樣。如果第一塊草地可以供12頭牛吃4個星期,第二塊草地可以供21頭牛吃9個星期,那麼,第三塊草地恰好可以供多少牛吃18個星期?”

這個題目的確複雜而又有趣。因為在幾個月的時間裏,被牛吃過的草地還會出新的青草來,而這青草的生量,又因時間的短、面積的大小而各不相同!

牛頓潛心研究過這個題目,發現好幾種不同的解法。他認為,下面這種比例解法最為有趣。

首先,假設草地上的青草被牛吃過以不再生。因為“313頃草地可以供12頭牛吃4個星期”,按照這個比例,10頃草地就可以供8頭牛吃18個星期,或者説可以供16頭牛吃9個星期。

由於實際上青草被牛吃過以還會生,所以題中説:“10頃草地可以供四頭牛吃9個星期。”把這兩個結論比較一下就會發現,同樣是10頃草地,同樣是9個星期,卻可以多養活21-16=5頭牛。

這5頭牛的差額表明,在9個星期的5周裏,10頃草地上新生的青草可供5頭牛吃9個星期。也就是説,可以供25頭牛吃18個星期。

那麼,在18個星期的14周裏,10頃草地上新生的青草可供多少頭牛吃18個星期呢?5∶14=25∶?,不難算出答案是7頭牛。

接下來綜考慮18個星期的各種情況。

面已經算出,假定青草不生時,10頃草地可以供8頭牛吃18個星期;考慮青草生時,10頃草地上新生的青草可以供7頭牛吃18個星期。因此,10頃草地實際可以供8+7=15頭牛吃18個星期。按照這個比例,就不難算出24頃草地可以供多少頭牛吃18個星期了。

10∶24=15∶?

顯然。“?”處應填36,36就是整個題目的答案。

歐拉問題

無獨有偶。大數學家歐拉也很重視數學的普及育。他經常自到中學去講授數學知識,為學生編寫數學課本。人的是,1770年,年邁的歐拉雙目都已失明瞭,仍然念念不忘給學生編寫《關於代數學的全面指南》。這本著作出版,很就被譯成幾種外國文字流傳開來,直到20世紀,有些學校仍然用它作基本材。

為了搞好數學普及育,歐拉潛心研究了許多初等數學問題,還編了不少有趣的數學題。也許因為歐拉是歷史上最偉大的數學家之一,這些題目流傳特別廣。例如,在各個國家的數學課外書籍裏,都能見到下面這捣嚼做“歐拉問題”的數學題。

“兩個農共帶了100只蛋去集市上出售。兩人的蛋數目不一樣,賺得錢卻一樣多。第一個農對第二個農説:‘如果我有你那麼多的蛋,我就能賺15枚銅幣。’第二個農回答説:‘如果我有你那麼多的蛋,我就只能賺623枚銅幣。’問兩個農各帶了多少隻蛋?”

歷史上,像這樣由對話形式給出等量關係的題目並不少見。例如公元3世紀時,古希臘數學家歐幾里得曾編了一驢和騾對話的習題:

“驢和騾馱着貨物並排走在路上,驢不住地怨馱的貨物太重,得受不了。騾子對它説:‘你發什麼牢搔衷!我馱的比你更重。如果你馱的貨物給我1袋,我馱的貨物就比你重1倍;而我若給你1袋,咱倆才剛一般多。’問驢和騾各馱了幾袋貨物?”

12世紀時,印度數學家婆什迦羅也曾編了一相似的習題:

“某人對一個朋友説:‘如果你給我100枚銅幣,我將比你富有2倍。’朋友回答説:‘你只要給我10枚銅幣,我就比你富有6倍。’問兩人各有多少銅幣?”

但是,“歐拉問題”卻編出了新意,由於兩種“如果”出的答數無倍數關係可言,使得題中藴的等量關係更加行蹤難覓,解題途徑與上述兩題也不相同。

下面是歐拉提供的一種解法。

假設第二個農蛋數目是第一個農的m倍。因為最兩人賺得的錢一樣多。所以,第一個農出售蛋的價格必須是第二個農的m倍。

如果在出售之,兩個農已將所帶的蛋互換,那麼,第一個農帶有的蛋數目和出售蛋的價格,都將是第二個農的m倍。也就是説,她賺得的錢數將是第二個農的m2倍。

於是有m2=15∶623。

捨去負值得m=3/2,即兩人所帶蛋數目之比為3∶2。這樣,由蛋總數是100,就不難算出題目的答案了。

想出這種巧妙的解法是很不容易,連一貫謹慎的歐拉也忍不住稱讚自己的解法是“最巧妙的解法”。

☆、迷你數學遊戲

迷你數學遊戲

數學怎樣跌“黑洞”

我們來作一個有趣的數字遊戲:請你隨手寫出一個三位數(要三位數字不完全相同),然按照數字從大到小的順序,把三位數字重新排列,得到一個新數。接下來,再把所得的數的數字順序顛倒一下,又得到一個新數。把兩個新數的差作為一個新的三位數,再重複上述的步驟。繼續不地重複下去,你會得到什麼樣的結果呢?

(7 / 21)
《數學知識篇》(下)

《數學知識篇》(下)

作者:王月霞 類型:衍生同人 完結: 是

★★★★★
作品打分作品詳情
推薦專題大家正在讀