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时间:2016-09-03 22:38 /亲子小说 / 编辑:林九
甜宠新书《必解的数学密码》由冯志远 蔡 莹倾心创作的一本现代少儿读物、读物、亲子风格的小说,本小说的主角费马,巴比伦,大定理,书中主要讲述了:当我们驾驶汽车旅行的时候,汽车在不同的时刻当然会以不同的速度行驶。如果把全部距离除以驾驶汽车的全部时间,所得到的结果郊...

必解的数学密码

作品字数:约6万字

更新时间:2017-05-09 14:02:30

小说频道:男频

《必解的数学密码》在线阅读

《必解的数学密码》第16篇

当我们驾驶汽车旅行的时候,汽车在不同的时刻当然会以不同的速度行驶。如果把全部距离除以驾驶汽车的全部时间,所得到的结果做这次旅行的平均速度。

史密斯先生计划驾驶汽车从芝加去底特律,然返回。他希望整个往返旅行的平均速度为每小时60千米。在抵达底特律的时候,他发现他的平均速度只达到每小时30千米。

为了把往返旅行的平均速度提高到每小时60千米,史密斯在返回时的平均速度必须是每小时多少千米呢?

解这令人困的小小难题,并不需要知芝加与底特律之间的距离。

在抵达底特律的时候,史密斯已经走过了一定的距离,这花去了他一定的时间。如果他要把他的平均速度翻一番,他应该在同样的时间中走过上述距离的两倍。很明显,要做到这一点,他必须不花任何时间回到芝加。这是不可能的,因此史密斯本没有办法把他的平均速度提高到每小时60千米。无论他返回时的速度有多,整个旅行的平均速度肯定要低于每小时60千米。

如果我们为史密斯的旅行假设一个距离,事情会容易理解一些。比如说,假设往返旅程各为30千米。由于他的平均速度为每小时30千米,他将用1小时的时间完成一半的旅行。他希望往返旅行的平均速度为每小时60千米,这意味着他必须在1小时中完成整个60千米的旅程。可是,他已经把1小时的时间全都用了。无论他返回时速度有多,他所用的时间全都用了。无论他返回时速度有多,他所用的时间将多于1小时,因此他必定要用多于1小时的时间完成60千米的旅程,这使得他的平均速度低于每小时60千米。

升官题

传说唐代尚书杨损,廉洁奉公,任人唯贤。有一次,要在两名小吏中提升一人,主管提升工作的官员到很难决断,请示杨损。杨损认为,作为一个官员,不仅要有高尚的品德,还要有一定的文化平。于是,他说:“一个官员应备的一大技能是速算。让我出题来考考他们,谁算得就提升谁。”杨损出了一题:

“有人在林中散步,无意中听到几个强盗在商讨如何分赃。他们说,如果每人分6匹布,则余5匹;每人分7匹布,则缺少8匹。试问共有几个强盗几匹布?”两个小吏听过题目用筹算解联立一次方程组。来,先得出正确结果的小吏果真升了官,大家心府题府

这个故事反映出我国古代人民对于解联立一次方程组的熟练程度。事实上,在2000多年的《九章算术》中,已系统地叙述了联立一次方程组的解法,这是中国古代数学的杰出贡献之一。

《九章算术》是我国至今有传本的一部经典数学著作,内容极为丰富,它几乎集中了过去和当时的全部数学知识,将246个问题分为九章,所以做《九章算术》。

《九章算述》不是出自某一个人的手笔,不是一个时代的作品。它是经过历代名家的修订和增补,才逐渐成为定本的。它成书于何时,目学术界尚无统一结论,据推测起码在公元1世纪之。《九章算术》对我国以及一些外国的数学发展有很大影响,直到16世纪我国的数学著作大都还是受它的例影响。

一元一次方程问题在古埃及时已经出现。巴比人已经知某些特殊的二次、三次方程的解法,例如:两个正方形面积之和是1000,其中一个边是另一个边

23少10,问各多少?这相当于解联立方程

x2+y2=1000,y=12x-10。

当时实际的解只是由观察某些简单的数字关系而得到答案。

《九章算术》的第8章“方程”,给出了联立一次方程组的普遍解法,并且使用了负数,这在数学史上有非常重要的意义。

我国古代是用算筹来运算的,未知数不用符号表示,只是将各个系数用算筹依次布列成方阵的形式。“程”是量的总名,也有计量、考核、程式的意思。“方程”的名称,就来源于此。

《九章算术》第8章的第1题为:

“今有上禾三秉、中禾二秉,下禾一秉,实三十九斗;上禾二秉,中禾三秉,下禾一秉,实三十四斗;上禾一秉,中禾二秉,下禾三秉,实二十六斗。问上、中、下禾实一秉各几何?

“禾”指黍米,一“秉”即一,“上禾三秉,中禾二秉,下禾一秉,实三十九斗”就是说:三上等黍米,两中等黍米,一下等黍米,一共可打出黍米谷39斗。

设上、中、下禾,每各出谷x、y、z斗,则用现代的方程来表达,可得

3x+2y+z=39,

2x+3y+z=34,

x+2y+3z=26。

在《九章算术》中列出的方程形式为:

在方程中只能看到系数,看不到未知数,文字采用直排,而且阅读时是从右到左的。由于这种方程中,未知数不用符号表示出来,实际上就是现代的分离系数法。书中给出的解法是联立一次方程组的普遍解法。除了符号、名词和计算工不同外,和现代使用的消元法实质一样。

第8章中还有四元及五元的方程组,也是用类似的方法来解的。

在国外,线方程组的完整解法,直到17世纪末才由微积分的发明人莱布尼茨着手拟定。可见,从时间上来说,《九章算术》的解法实是在世界数学史上一大光辉成就,值得中国人自豪!

自从《九章算术》提出了多元一次联立方程,多少世纪没有显著的步。贾宪、秦九韶、李治等人曾研究过一元高次方程。元朝杰出数学家朱世杰集人之大成,建立了四元高次方程组理论,并称为“四元术”。他用天元、地元、人元、物元表示四个未知数,相当于现在的x、y、z、u。朱世芝的《四元玉鉴》一书,举例说明了一元方程、二元方程、三元方程、四元方程的布列方法和解法。其中有的例题相当复杂,数字惊人的庞大,不但过去从未有过,就是今天也很少见。可见朱世杰已经非常熟练地掌了多元高次方程组的解法。

在外国,多元方程组虽然也偶然在古代的民族中出现过,例如巴比人借助数表处理过某种二元二次方程组,但较系统地研究却迟至16世纪,1559年,法国人彪特才开始用不同的字A,B,C……来表示不同的未知数。而过去不同未知数用同一符号来表示,以致混不清。正式讨论多元高次方程组已到18世纪,由探究高次代数曲线的点个数而引起。1764年,法国人培祖提出用消去法的解法,这已在朱世杰之四五百年了。

☆、数学之源

数学之源

数学最初是从结绳记事开始的。大约在三百万年,人类还处于茹毛饮血的原始时代,以采集果、围猎掖授为生。这种活常常是集惕仅行的,所得的“产品”也平均分。这样,古人渐渐产生了数量的概念。他们学会了在捕获一头掖授侯用一块石子、一木条来代表;或者用在绳子上打结的方法来记事、记数。这样,在原始社会人们的眼光中,一个绳结就代表一头掖授,两个结代表两头……或者一个大结代表一头大,一个小结代表一头小……数量的观念就是在这些过程中逐渐发展起来的。随着捕获手段的提高,所获的掖授越多,绳子的结越多,需要的数目也越大。

在距今大约五六千年以,沿非洲的尼罗河出现了一个伟大的文明社会——埃及。埃及人较早地学会了农业生产。尼罗河每年7月定期泛滥,淹没大片农地,11月洪逐渐退落。埃及人通过期观察,注意到当天狼星和太阳同时出没的时候,正是洪将至的预兆。还发现,这种现象大约365天重复一次。这样,埃及人就选择在洪泛滥之留下的肥沃淤泥上下种,待6月洪来临之收割,以获得好的收成。这是通过天文观测行农业生产的结果其中也包了数学知识的应用。另一方面,古埃及的农业制度,是把同样大小的正方形土地分给每一个人的,租用的人每年把他的收成提取一部分给土地所有者——国王。如果洪冲毁了他们所分得的土地,他可以向国王报告,国王派人来调查并测量损失的那一部分,这样,他的租就会相应减少。这种对于土地的测量,导致了几何学的诞生。实际上,几何学的原意就是“土地测量”。

数学正是从打结记数和土地测量开始的。

与埃及同时,世界上还有几个同样伟大的文明社会,如亚洲西部的巴比,南部的印度和东部的中国,它们分别创造了自己的文字。同时也产生了各自的记数法和最初的数学知识。在距今大约两千多年以生活在欧洲东南部的希腊人,继承了这些数学知识,并将数学发展成为一门系统的理论科学:古希腊文明被毁灭,阿拉伯人保存和继承了他们的文化,来又传回欧洲,使得数学重新繁荣起来,并最终导致了近代数学的创立。

制和二制的故乡

中国是世界文明古国之一,中国数学在人类文化发展的初期,远远领先于巴比和埃及。

中国早在五六千年,就有了数学符号,到三千多年的商朝,刻在甲骨或陶器上的数字,已十分常见。这时,自然数计数都采用了十位制。甲骨文中就有从一到十到百、千、万的十三个记数单位。

在运算过程中用的是算筹。算筹就是一些用木、竹制作的匀称的小棍,算等纵横布置,就可以表示任何一个自然数。据考证,至少在公元8世纪到5世纪的秋时代,我国算筹记法已经完备,而印度正式使用0这一符号是在公元876年以。只有表示0的方法使用,十制才算完备。因此,中国是名副其实的十制故乡。

中国还是现代电子计算机二位制的发展地。二位制中,只有0和1两个符号,0仍表示零,1仍表示“一”。但“二”就没有单独数码代表,因此得“逢二一”,这样可以表示一切自然数。

例如:

自然数一二三四五六七八九十……十制12345678910二制11011100101110111100010011010规矩和直尺圆规

规和矩发明于中国,是古人用来测量、画圆形和方形的两种工。“规”就是画圆的圆规;“矩”就是折成直角的曲尺,尺上有刻度。古人说“不以规矩,不能成方圆”,就是这个意思。规矩发明的确切年代已无法查清,但在公元15世纪的甲骨文中,已有规、矩二字了。汉朝著名史学家司马迁著的《史记》中有这样的记载:夏禹治的时候,是“左准绳,右规矩”。这意思是说,夏禹是左手拿着准绳,右手拿规和矩行测量,规划出治方案的。说明在夏禹治的年代(约公元2O00年)就有了规和矩这两种几何工了。

规矩的使用,对于我国古代几何学的发展,有着很重要的意义。周代数学家商高曾对“用矩之”作过理论总结:“平矩以正绳,堰矩以望高,覆矩以测,卧矩以知远。”这一段话,精炼地概括了矩的广泛而灵活的用途。“平矩以正绳”,是指把矩的一边放置平,另一边靠在一条竖立的线上,可以判定绳子是否铅直。“堰矩以望高”,是指把矩的一边仰着另一边放平,可以测量高度。“覆矩以测”,是把上述测高的矩颠倒过来,就能测量度。“卧矩以知远”,是指上述测高的矩平躺在地面上,就可以测出远处两地间的距离。

古希腊人研究几何问题时,一般用直尺和圆规这两种工。这种直尺没有刻度,只能画直线。希腊人作图只能从最基本的工——直尺和圆规开始,完成尽可能多的几何图形。由此产生了两方面的问题:一是能否用直尺圆规画出这个图形;二是如能画出,怎么画。在这方面,最有名的是所谓直尺圆规作图的三大问题:三等分任意角、倍立方和化圆为方。对用直尺圆规作图的研究,导致了许多数学定理的发现。

最早的数学表

上中学数学课,计算时常常要用一些数学表:平方表、对数表、三角函数表……。有了数学表,就不用从头计算,而可以直接查表得到结果,大大方了计算。这些数学表,是在期的逐步积累中发展、完善的。

在靠近发拉底河的古代巴比的庙宇图书馆遗址,曾挖掘出大量的泥土板,上面用楔形文字刻着乘法表、加法表、平方表、倒数表和平方表等。这些都是人类最古老的数学表,古巴比人就是用它们作为简化计算的工的。

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必解的数学密码

必解的数学密码

作者:冯志远 蔡 莹
类型:亲子小说
完结:
时间:2016-09-03 22:38

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