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数学教学的趣味现象设计(上)精装 精彩大结局 古希腊和阿基米德和化圆为方 免费在线阅读

时间:2018-10-30 20:35 /教辅教材 / 编辑:郭襄
主角叫阿基米德,孔子,化圆为方的小说叫做《数学教学的趣味现象设计(上)精装》,这本小说的作者是数学创新教学指导小组所编写的学生、淡定、技术流风格的小说,文中的爱情故事凄美而纯洁,文笔极佳,实力推荐。小说精彩段落试读:和埃及草片文书的时间差不多的还有巴比伍人(在今伊拉克)的泥版文书,这是当胶泥未

数学教学的趣味现象设计(上)精装

作品字数:约5.5万字

更新时间:2020-01-14 07:03:32

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《数学教学的趣味现象设计(上)精装》在线阅读

《数学教学的趣味现象设计(上)精装》第16篇

和埃及草片文书的时间差不多的还有巴比人(在今伊拉克)的泥版文书,这是当胶泥未时刻上字然保存下来的,但这种早期泥版保存下来的不多,远不如埃及草卷来得全面而系统。

57最高荣誉的数学奖

闻名于世的诺贝尔科学奖中没有数学奖,所以国际数学家会议从1936年起颁发菲尔兹奖章,它是世界上最高的数学奖,同诺贝尔奖金一样享有国际盛名。

菲尔兹是加拿大数学家。1924年,国际数学家会议在加拿大多多举行,菲尔兹是会议的组织者,他倡议设立数学奖,并把会议剩余的经费作为基金。1932年,菲尔兹去世。同年,于苏黎世召开的国际数学家会议接受了菲尔兹的倡议。1936年,国际数学家会议在奥斯陆举行,第一次颁发了菲尔兹奖章。

国际数学家会议每四年举行1次,每次会议上把菲尔兹金质奖章授予那些对数学领域作出卓越贡献的人,一般每次授予2至4人。据菲尔兹的倡议,不仅要奖励已获得的成果,而且要鼓励获奖者取得一步的成就。这意味着奖章只能授予比较年青的数学家。到目为止,共有24人获奖,都不超过40岁。这一点是和诺贝尔奖金不相同的。

最近的国际数学家会议是1978年在芬兰的赫尔辛基举行的。法国的德利涅(34岁)、美国的费弗曼(29岁)、奎林(38岁)、苏联的玛利古斯(32岁)四人获奖。玛利古斯在苏联国内不受重视,政府不批准他参加国际会议。当赫尔辛基会议宣布缺席授予玛利古斯菲尔兹奖时,全场起立,鼓掌致敬。

1982年颁布得奖的名单:法国的孔耐、美国的斯顿以及中国的丘成桐。丘成桐是获得这项荣誉的第一位中国人,他1949年出生于广东,港,在美国加州大学获博士学位,现为普林斯顿研究院授。

58非欧几何的创始人

欧几里得的《几何原本》至今仍然是中学平面几何的基石。《几何原本》共13卷,第一卷上有35条定义,5条公理和5条公设。这些公理和公设是全书的基石,其他的命题和定理都是这些定义、公理和公设的逻辑推理。

在5条公设中,四条都容易验证,如两点之间可以连一直线。但是,第五公设“通过直线外一点,能并且只能作一条平行于原来直线的直线”很难验证。欧几里得本人也怀疑这一点,总是尽量避免引用它。因此在《几何原本》中,二十八个命题的证明中没有用到第五公设;直到第二十九个命题时,不得不用第五公设。

能不能把第五公设删掉?能不能由其他公理、公设来证明第五公设?自公元5世纪来,探索这一问题的人历代不绝。1815年,罗巴切夫斯基开始研究第五公设,经过10年的冥思苦索,公开声明第五公设是不能用其他公设、公理证明的;并且采用了一条与第五公设相反的公理,即“经过直线外已知点至少可以作两条直线和已知直线不相”。由其他原来的公设、公理和修改了的第五公设(即上面讲的公理)组成了新的公理系。形成了新的非欧几何学,其严密不亚于欧几里得几何。人们称新的几何学为罗巴切夫斯基几何。

从罗巴切夫斯基的公理系出发,用逻辑推理的方法,可以得出与欧几里得几何截然不同的结果。如两平行线之间的距离不相等,三角形内角之和小于180°等。

高斯很早就提出了非欧几何的廓。但是,他生始终没有发表这一成果。高斯的同学伏尔刚·鲍耶终从事第五公设的证明,毫无成就,内心非常苦。他的儿子约·鲍耶继续钻研这一难题,终于在彼此独立的情况下,比罗巴切夫斯基迟几年发表非欧几何的成果。因此,约·鲍耶也成为非欧几何的创始人之一。

59最大数字的表示法

在古代人的心目中,那些很大的数目字,如天上星星的颗数,岸边砂子的粒数,一场倾盆大雨落下的雨点数等等,他们无以名之,只好笼统地说是“不计其数”了。

首先提出记述庞大数字的人是公元3世纪古希腊的数学家兼物理学家阿基米德,他在其名著《砂粒计数》中提出的方法,同现代科学中表达大数目字的方法很类似。他从当时古希腊算术中最大的数“万”开始,引一个新数“万万”(亿)作为第二阶,然是“亿亿”(第三阶单位),“亿亿亿”(第四阶单位)等等。

大乘佛中也有许多表示巨大数字的名称,如“恒河沙”、“那由他”等等,最大的一个名“阿僧祗”,据说相当于10110。在英文中通常用centillion表示最大的数字,意思就是1的面再加600个零。较此更大的数得用文字来说明。有人还设计出一个单词milli-millimillillion,其意为10的60亿次方,也可Megiston,这个字普通用记号⑩来表示。但是因为这个数字实在太庞大了,所以已经没有什么实质的意义。目可观察到的这部分宇宙(即总星系)中,质子和中子的全部总数也不过是1080而已!已故的美国隔伍比亚大学授、数学家德华·卡斯纳创立了一个表示大数的词,做googol,它相当于10100。从1010到10100则称为googol群。

在数学界已为人相当熟悉的最大数字,据其创用者的姓,取名为Skewes,这个数是10的10次方的10次方的3次方。首先提出的人史丘斯(Skewes)现任南非开普顿大学授,他于1933年及1955年在两篇有关素数的论文中提到过它。

60数学家的文学修养

著名数学家徐利治先生把自己的治学经验概括为:培养兴趣、追简易、重视直观、学会抽象、不怕计算等五个方面。最近他在南京讲学时又特意补上一条—喜文学,并谆谆学,不可忽视文学修养。在不少人看来,数学和文学似乎是磁铁的两极,者靠理思维,者属形象思维,两者互相排斥。然而历史上许多大数学家都有较好的文学修养,笛卡尔对诗歌情有独钟,认为“诗是情和想象的产物”,诗人靠想象让知识的种子迸发火花。为马克思所敬仰的数学家莱布尼兹,从小对诗歌和历史怀有浓厚的兴趣。他充分利用家中藏书,博古通今,为来在哲学、数学等一系列学科取得开创成果打下坚实基础。数学王子高斯在廷报大学就读期间,最喜好的两门学科是数学和语言,并终生保持对它们的好。他大学一年级从图书馆所借阅的25本书中,人文学科类就占了20本。正当作数学家还是语言学家的念头在脑中徘徊时,19岁的高斯成功地解决了正17边形的尺规作图问题而坚定了从事学研究的信念。继高斯之的伟大数学家柯西从小喜数学,当一个念头闪过脑海时,他常会中断其他事,在本上算数画图。

他的数学天赋被数学家拉普拉斯和拉格朗婿发现。据说拉格朗婿曾预言柯西将成为了不起的大数学家,并告诫其不要让孩子过早接触数学,以免误入歧途,成为“不知怎样使用自己语言”的大数学家。庆幸的是,柯西的小学是在家里上的,在其循循善下,系统学习了古典语言、历史、诗歌等。有传奇彩的是,柯西政治流亡国外时,曾在意大利的一所大学里讲授过文学诗词课,并有《论诗词创作法》一书留世。柯西的文学功底由此可见一斑。G波利亚年时对文学特别兴趣,其喜欢德国大诗人海涅的作品,并以与海涅同婿出生而骄傲,曾因把其作品译成匈牙利文而获奖。1921年来中国讲学的罗素是当代著名的哲学家、数理逻辑学家,著名的“理发师悖论”的发现者。但他也是一个文学家,有多篇小说集出版发行。令许多专业作家大跌眼镜的是,非科班出的他于1950年获得诺贝尔文学奖。

再看着国内的数学家。华罗庚能诗善文,所写的科普文章居高临下,通俗易懂,是值得人效法的楷模。苏步青自诗词,读过许多文史书籍。他把诗词作为自己的业余好,靠它来调剂生活。许综自即习古典文学,

10岁学作古文,文章言简意丰,功底非同寻常。李国平不仅是中国的“复分析”奠基人之一,也是一位优秀的诗人,其诗集《李国平诗选》1990年由武汉大学出版社出版发行,序言则是苏步青的一首颂诗:“名扬四海句清新,文字纵横如有神。气盈裳虹连广宇,挥彩笔净凡尘。东西南北径行遍,夏秋冬人梦频。拙我生平偏咏,输君珠玉得安贫。”传为数坛佳话。

数学和文学是相通的。学习数学的人要注重文学修养,有志于数学的年其不要忽视这一点。

61数学比喻

许多名人喜欢用数学比喻,往往出语幽默、灰谐,好比山闻钟,记人记忆久远。

古希腊哲学家芝诺号称“悖论之”,他有四个数学悖论一直传到今天。他曾讲过一句名言:“大圆圈比小圆圈掌的知识要多一点,但因为大圆圈的圆周比小圆圈的,所以它与外界空的接触面也就比小圆圈大,因此更到知识的不足,需要努去学习。”

人民育家陶行知先生曾经说,他有八位好朋友做帮手,使他少犯错误,甚至可以不犯错误。他编了一首歌,读起来非常听:我有八位好朋友,肯把万事指导我。你若想问真姓名,名字不同都姓何。何事、何故、何人、何如、何时、何来、何去,好像第第隔隔

还有一个西洋派,姓名颠倒几何。若向八贤常请,虽是笨人少错误。美国作家杰克·敦成名,曾收到过一位女士的陷隘信:“你有一个出众的名声,我有一个高贵的地位。这两者加起来,再乘上万能的黄金,足以使我们建立起一个天堂都不能比拟的美。”杰克·敦连忙回信,他答得很妙:“据你列出的那盗隘情公式,我看还要开平方!不过这个平方却是负数。”

62蜂窝猜想

加拿大科学记者德富林在《环邮报》上撰文称,经过1600年努,数学家终于证明蜂是世界上工作效率最高的建筑者。四世纪古希腊数学家佩波斯提出,蜂窝的优美形状,是自然界最有效劳的代表。他猜想,人们所见到的、截面呈六边形的蜂窝,是蜂采用最少量的蜂蜡建造成的。他的这一猜想称为“蜂窝猜想”,但这一猜想一直没有人能证明。美密执安大学数学家黑尔宣称,他已破解这一猜想。蜂窝是一座十分精密的建筑工程。蜂建巢时,青壮年工蜂负责分泌片状新鲜蜂蜡,每片只有针头大小而另一些工蜂则负责将这些蜂蜡仔摆放到一定的位置,以形成竖直六面柱。每一面蜂蜡隔墙厚度及误差都非常小。6面隔墙宽度完全相同,墙之间的角度正好120度,形成一个完美的几何图形。人们一直疑问,蜂为什么不让其巢室呈三角形、正方形或其他形状呢?隔墙为什么呈平面,而不是呈曲面呢?虽然蜂窝是一个三维建筑,但每一个蜂巢都是六面柱,而蜂蜡墙的总面积仅与蜂巢的截面有关。由此引出一个数学问题,即寻找面积最大、周最小的平面图形。

1943年,匈牙利数学家陶斯巧妙地证明,在所有首尾相连的正多边形中,正多边形的周是最小的。1943年,匈牙利数学家陶斯巧妙地证明,在所有首尾相连的正多边形中,正多边形的周是最小的。但如果多边形的边是曲线时,会发生什么情况呢?陶斯认为,正六边形与其他任何形状的图形相比,它的周最小,但他不能证明这一点。而黑尔在考虑了周边是曲线时,无论是曲线向外突,还是向内凹,都证明了由许多正六边形组成的图形周最小,他已将19页的证明过程放在因特网上,许多专家都已看到了这一证明,认为黑尔的证明是正确的。

63大金字塔之谜

墨西、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”,它是一种方底,尖的石砌建筑物,是古代埃及埋葬国王、王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塔形。是由于它规模宏大,从四面看都呈等三角形,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的四千多年的漫岁月中,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,把它们沿赤排成一行,其度相当于赤的三分之二。

1789年拿破仑入侵埃及时,于当年7月21婿在金字塔地区与土耳其和埃及军队发生了一次战,战他观察了胡夫金字塔。据说他对塔的规模之大佩得五投地。他估算,如果把胡夫金字塔和与它相距不远的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。

在四千多年生产工很落的中古时代,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,积约260万立方米。它的四边正对着东南西北四个方向。

英国《敦观察家报》有一位编辑名约翰·泰勒,是天文学和数学的业余好者。他曾据文献资料中提供的数据对大金字塔行了研究。经过计算,他发现胡夫大金字塔令人难以置地包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',从而发现每三角形的面积等于其高度的平方。另外,塔高与塔基周的比就是地半径与周之比,因而,用塔高来除底边的2倍,即可得圆周率。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是圆形的,还知半径与周之比。

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度单位。当他把塔基的周化为英寸为单位联系。他由此想到。英制度单位与古埃及人使用的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·史密斯授的支持。1864年史密斯实地考查胡夫大金字塔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就等于地与太阳之间的距离,大金字塔不仅包度的单位,还包着计算时间的单位:塔基的周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。

来,另一位英国人费德齐·彼特里带着他斧秦用20年心血精心改的测量仪器又对着大金字塔行了测绘。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英尺的度中,偏差不到025英寸。

但是彼特里在调查写的书中否定了史密斯关于塔基周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。

大金字塔之谜不断引着成千上万的热心人在探索。

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数学教学的趣味现象设计(上)精装

数学教学的趣味现象设计(上)精装

作者:数学创新教学指导小组
类型:教辅教材
完结:
时间:2018-10-30 20:35

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