2012年1月21日
数学家的故事——高斯:
高斯的祖父是农民,父亲除了从事园艺的工作外,也当过各色各样的杂工,如护堤员、建筑工等等。父亲由於贫穷,本身没有受过什麼教育。母亲在三十四岁时才结婚,三十五岁生下了高斯。她是一名石匠的女儿,有一个很聪明的弟弟,他手巧心灵是当地出名的织绸能手,高斯的这位舅舅,对小高斯很照顾,有机会就教育他,把他所知道的一些知识传授给他。而父亲可以说是一名”大老粗”,认为只有力气能挣钱,学问对穷人是没有用的。高斯在晚年喜欢对自己的小孙儿讲述自己小时候的故事,他说他在还不会讲话的时候,就已经学会计算了。他还不到三岁的时候,有一天他观看父亲在计算受他管辖的工人们的周薪。父亲在喃喃的计数,最後长叹的一声表示总算把钱算出来。父亲念出钱数,准备写下时,身边传来微小的声音:「爸爸!算错了,钱应该是这样.....。」父亲惊异地再算一次,果然小高斯讲的数是正确的,奇特的地方是没有人教过高斯怎麼样计算,而小高斯平日靠观察,在大人不知不觉时,他自己学会了计算。另外一个著名的故事亦可以说高斯很小时就有很快的计算能力。当他还在小学读书时,有一天,算术老师要求全班同学算出以下的算式:1 + 2 + 3 + 4 + ....+ 98 + 99 + 100 = ?在老师把问题讲完不久,高斯就在他的小石板上端端正正地写下答案5050,而其他孩子算到头昏脑胀,还是算不出来。最後只有高斯的答案是正确无误。原来1 +100= 101 2 + 99 = 101 3 + 98 = 10150 + 51 = 101前後两项两两相加,就成了50对和都是 101的配对了即 101 × 50 = 5050。按:今用公式 表示 1 + 2 + ... + n高斯的家里很穷,在冬天晚上吃完饭後,父亲就要高斯上床睡觉,这样可以节省燃料和灯油。高斯很喜欢读书,他往往带了一梱芜菁上他的顶楼去,他把芜菁当中挖空,塞进用粗棉卷成的灯芯,用一些油脂当烛油,於是就在这发出微弱光亮的灯下,专心地看书。等到疲劳和寒冷压倒他时,他才钻进被窝睡觉。
高斯的算术老师本来是对学生态度不好,他常认为自己在穷乡僻壤教书是怀才不遇,现在发现了「神童」,他是很高兴。但是很快他就感到惭愧,觉得自己懂的数学不多,不能对高斯有什麼帮助。
他去城里自掏腰包买了一本数学书送给高斯,高斯很高兴和比他大差不多十岁的老师的助手一起学习这本书。这个小孩和那个少年建立起深厚的感情,他们花许多时间讨论这里面的东西。
高斯在十一岁的时候就发现了二项式定理 ( x + y )n的一般情形,这里 n可以是正负整数或正负分数。当他还是一个小学生时就对无穷的问题注意了。
有一天高斯在走回家时,一面走一面全神贯注地看书,不知不觉走进了布伦斯维克 ( Braunschweig ) 宫的庭园,这时布伦斯维克公爵夫人看到这个小孩那麼喜欢读书,於是就和他交谈,她发现他完全明白所读的书的深奥内容。
公爵夫人回去报告给公爵知道,公爵也听说过在他所管辖的领地有一个聪明小孩的故事,於是就派人把高斯叫去宫殿。
费迪南公爵 ( Duke Ferdinand ) 很喜欢这个害羞的孩子,也赏识他的才能,於是决定给他经济援助,让他有机会受高深教育,费迪南公爵对高斯的照顾是有利的,不然高斯的父亲是反对孩子读太多书,他总认为工作赚钱比去做什麼数学研究是更有用些,那高斯又怎麼会成材呢?
巴比仑人的记数法:
巴比仑人用两种进位法:一种是十进位,另外一种是六十
进位。
十进位是我们现在普通日常生活中所用的方法,打算盘的
「逢十进一」就是基於这种原理。
巴比仑人没有算盘,但他们发明了这样的「计算工具」协
助计算(图一)。在地上挖三个长条小槽,或者特制有三个小
糟的泥块,用一些金属小球代表数字。比方说:巴比仑城南的农民交来了 429 袋的麦作为国王的
税金,而城东的农民交来了 253 袋的麦。因此国王的仓库增加
了 429 + 253 = 682 袋粮食。我们用笔算一下子就得到答案,可
是巴比仑人却是先在泥板上的小槽上分别放上:4 个, 2 个,
9 个的金属球,这代表了 429。然后在置放 4 个金属球的小槽
上添加 2 个小球,中间槽上添加 5 个小球,最后的小槽上添加
3 个小球。
现在最后一列的小槽上有 12 个小球,巴比仑人就取掉十
个,在中间那个槽里添上 1 个小球-这也就是「逢十进一」。
最后泥板上的数字 682 就是加的结果。这不是很好玩吗?
(图二)我们可以利用这方法以实物教儿童认识一些大数的加
法。
六十进位制目前是较少用到,除了在时间上我们说:一小
时 = 60 分,1 分 = 60 秒外,在其他场合我们都是用十进位制。
可是你知道吗?就是古代的巴比仑人定下一年有三百六十
五天, 十二个月,一个月有二十九天或三十天,每七天为一个
星期,一个圆有三百六十度,一小时有六十分,一分有六
小幽默:1,加号
有一个家庭,这家的孩子的数学一直不好,父母给他换了不少学校,最后,父母跟孩子换了一个教堂小学,这个孩子的数学就名列前茅。父母也很奇怪,就问:“是不是老师教的好?”孩子说:“不是。”父母又问:“是不是教材不一样?”孩子说:“不是。”父母问:“那是什么?”孩子说:“我一进教室,我就知道这里对数学很重视,因为我一进门,我就看见有一个人被订在加号上!”
2,负数
数学家、生物学家和物理学家坐在街头咖啡屋里,看着人们从街对面的一间房子走进走出。他们先看到两个人进去,时光流逝,他们又看到三个人出来。物理学家:”测量不够准确。“生物学家:“他们进行了繁殖。“数学家:”如果现在再进去一个人,那房子就空了。 3,数学家的答案
物理学家和工程师乘着热气球,在大峡谷中迷失了方向。他们高声呼救:“喂——!我们在哪儿?“过了大约15分钟,他们听到回应在山谷中回荡:“喂——!你们在热气球里!“物理学家道:“那家伙一定是个数学家。“工程师不解道:“为什么?“物理学家道:“因为他用了很长的时间,给出一个完全正确的答案,但答案一点用也没有。
数学小论文:
容易忽略的答案
大千世界,无奇不有,在我们数学王国里也有许多有趣的事情。比如,在我现在的第九册的练习册中,有一题思考题是这样说的:“一辆客车从东城开向西城,每小时行45千米,行了2.5小时后停下,这时刚好离东西两城的中点18千米,东西两城相距多少千米?王星与小英在解上面这道题时,计算的方法与结果都不一样。王星算出的千米数比小英算出的千米数少,但是许老师却说两人的结果都对。这是为什么呢?你想出来了没有?你也列式算一下他们两人的计算结果。”其实,这道题我们可以很快速地做出一种方法,就是:45×2.5=112.5(千米),112.5+18=130.5(千米),130.5×2=261(千米),但仔细推敲看一下,就觉得不对劲。其实,在这里我们忽略了一个非常重要的条件,就是“这时刚好离东西城的中点18千米”这个条件中所说的“离”字,没说是还没到中点,还是超过了中点。如果是没到中点离中点18千米的话,列式就是前面的那一种,如果是超过中点18千米的话,列式应该就是45×2.5=112.5(千米),112.5-18=94.5(千米),94.5×2=189(千米)。所以正确答案应该是:45×2.5=112.5(千米),112.5+18=130.5(千米),130.5×2=261(千米)和45×2.5=112.5(千米),112.5-18=94.5(千米),94.5×2=189(千米)。两个答案,也就是说王星的答案加上小英的答案才是全面的。 在日常学习中,往往有许多数学题目的答案是多个的,容易在练习或考试中被忽略,这就需要我们认真审题,唤醒生活经验,仔细推敲,全面正确理解题意。否则就容易忽略了另外的答案,犯以偏概全的错误。
数学小常识: 人们把12345679叫做“缺8数”,这“缺8数”有许多让人惊讶的特点,比如用9的倍数与它相乘,乘积竟会是由同一个数组成,人们把这叫做“清一色”。比如: 12345679*9=111111111 12345679*18=222222222 12345679*27=333333333 …… 12345679*81=999999999 这些都是9的1倍至9的9倍的。 还有99、108、117至171。最后,得出的答案是: 12345679*99=1222222221 12345679*108=1333333332 12345679*117=1444444443 … …12345679*171=2111111109 这个也叫“清一色”。
数学小历史 数学魔术家: 1981年的一个夏日,在印度举行了一场心算比赛。表演者是印度的一位37岁的妇女,她的名字叫沙贡塔娜。当天,她要以惊人的心算能力,与一台先进的电子计算机展开竞赛。 工作人员写出一个201位的大数,让求这个数的23次方根。运算结果,沙贡塔娜只用了50秒钟就向观众报出了正确的答案。而计算机为了得出同样的答数,必须输入两万条指令,再进行计算,花费的时间比沙贡塔娜要多得多。 这一奇闻,在国际上引起了轰动,沙贡塔娜被称为“数学魔术家”。