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數學教學的趣味現象設計(上)精裝 精彩大結局 古希臘和阿基米德和化圓為方 免費在線閲讀

時間:2018-10-30 20:35 /教輔教材 / 編輯:黑羽快鬥
小説主人公是阿基米德,孔子,化圓為方的小説叫做《數學教學的趣味現象設計(上)精裝》,這本小説的作者是數學創新教學指導小組創作的學生、淡定、技術流小説,文中的愛情故事悽美而純潔,文筆極佳,實力推薦。小説精彩段落試讀:和埃及草片文書的時間差不多的還有巴比伍人(在今伊拉克)的泥版文書,這是當膠泥未

數學教學的趣味現象設計(上)精裝

作品字數:約5.5萬字

更新時間:2020-01-14 07:03:32

小説頻道:男頻

《數學教學的趣味現象設計(上)精裝》在線閲讀

《數學教學的趣味現象設計(上)精裝》第16篇

和埃及草片文書的時間差不多的還有巴比人(在今伊拉克)的泥版文書,這是當膠泥未時刻上字然保存下來的,但這種早期泥版保存下來的不多,遠不如埃及草捲來得全面而系統。

57最高榮譽的數學獎

聞名於世的諾貝爾科學獎中沒有數學獎,所以國際數學家會議從1936年起頒發菲爾茲獎章,它是世界上最高的數學獎,同諾貝爾獎金一樣享有國際盛名。

菲爾茲是加拿大數學家。1924年,國際數學家會議在加拿大多多舉行,菲爾茲是會議的組織者,他倡議設立數學獎,並把會議剩餘的經費作為基金。1932年,菲爾茲去世。同年,於蘇黎世召開的國際數學家會議接受了菲爾茲的倡議。1936年,國際數學家會議在奧斯陸舉行,第一次頒發了菲爾茲獎章。

國際數學家會議每四年舉行1次,每次會議上把菲爾茲金質獎章授予那些對數學領域作出卓越貢獻的人,一般每次授予2至4人。據菲爾茲的倡議,不僅要獎勵已獲得的成果,而且要鼓勵獲獎者取得一步的成就。這意味着獎章只能授予比較年青的數學家。到目為止,共有24人獲獎,都不超過40歲。這一點是和諾貝爾獎金不相同的。

最近的國際數學家會議是1978年在芬蘭的赫爾辛基舉行的。法國的德利涅(34歲)、美國的費弗曼(29歲)、奎林(38歲)、蘇聯的瑪利古斯(32歲)四人獲獎。瑪利古斯在蘇聯國內不受重視,政府不批准他參加國際會議。當赫爾辛基會議宣佈缺席授予瑪利古斯菲爾茲獎時,全場起立,鼓掌致敬。

1982年頒佈得獎的名單:法國的孔耐、美國的斯頓以及中國的丘成桐。丘成桐是獲得這項榮譽的第一位中國人,他1949年出生於廣東,港,在美國加州大學獲博士學位,現為普林斯頓研究院授。

58非歐幾何的創始人

歐幾里得的《幾何原本》至今仍然是中學平面幾何的基石。《幾何原本》共13卷,第一卷上有35條定義,5條公理和5條公設。這些公理和公設是全書的基石,其他的命題和定理都是這些定義、公理和公設的邏輯推理。

在5條公設中,四條都容易驗證,如兩點之間可以連一直線。但是,第五公設“通過直線外一點,能並且只能作一條平行於原來直線的直線”很難驗證。歐幾里得本人也懷疑這一點,總是儘量避免引用它。因此在《幾何原本》中,二十八個命題的證明中沒有用到第五公設;直到第二十九個命題時,不得不用第五公設。

能不能把第五公設刪掉?能不能由其他公理、公設來證明第五公設?自公元5世紀來,探索這一問題的人歷代不絕。1815年,羅巴切夫斯基開始研究第五公設,經過10年的冥思苦索,公開聲明第五公設是不能用其他公設、公理證明的;並且採用了一條與第五公設相反的公理,即“經過直線外已知點至少可以作兩條直線和已知直線不相”。由其他原來的公設、公理和修改了的第五公設(即上面講的公理)組成了新的公理系。形成了新的非歐幾何學,其嚴密不亞於歐幾里得幾何。人們稱新的幾何學為羅巴切夫斯基幾何。

從羅巴切夫斯基的公理系出發,用邏輯推理的方法,可以得出與歐幾里得幾何截然不同的結果。如兩平行線之間的距離不相等,三角形內角之和小於180°等。

高斯很早就提出了非歐幾何的廓。但是,他生始終沒有發表這一成果。高斯的同學伏爾剛·鮑耶終從事第五公設的證明,毫無成就,內心非常苦。他的兒子約·鮑耶繼續鑽研這一難題,終於在彼此獨立的情況下,比羅巴切夫斯基遲幾年發表非歐幾何的成果。因此,約·鮑耶也成為非歐幾何的創始人之一。

59最大數字的表示法

在古代人的心目中,那些很大的數目字,如天上星星的顆數,岸邊砂子的粒數,一場傾盆大雨落下的雨點數等等,他們無以名之,只好籠統地説是“不計其數”了。

首先提出記述龐大數字的人是公元3世紀古希臘的數學家兼物理學家阿基米德,他在其名著《砂粒計數》中提出的方法,同現代科學中表達大數目字的方法很類似。他從當時古希臘算術中最大的數“萬”開始,引一個新數“萬萬”(億)作為第二階,然是“億億”(第三階單位),“億億億”(第四階單位)等等。

大乘佛中也有許多表示巨大數字的名稱,如“恆河沙”、“那由他”等等,最大的一個名“阿僧祗”,據説相當於10110。在英文中通常用centillion表示最大的數字,意思就是1的面再加600個零。較此更大的數得用文字來説明。有人還設計出一個單詞milli-millimillillion,其意為10的60億次方,也可Megiston,這個字普通用記號⑩來表示。但是因為這個數字實在太龐大了,所以已經沒有什麼實質的意義。目可觀察到的這部分宇宙(即總星系)中,質子和中子的全部總數也不過是1080而已!已故的美國隔伍比亞大學授、數學家德華·卡斯納創立了一個表示大數的詞,做googol,它相當於10100。從1010到10100則稱為googol羣。

在數學界已為人相當熟悉的最大數字,據其創用者的姓,取名為Skewes,這個數是10的10次方的10次方的3次方。首先提出的人史丘斯(Skewes)現任南非開普頓大學授,他於1933年及1955年在兩篇有關素數的論文中提到過它。

60數學家的文學修養

著名數學家徐利治先生把自己的治學經驗概括為:培養興趣、追簡易、重視直觀、學會抽象、不怕計算等五個方面。最近他在南京講學時又特意補上一條—喜文學,並諄諄學,不可忽視文學修養。在不少人看來,數學和文學似乎是磁鐵的兩極,者靠理思維,者屬形象思維,兩者互相排斥。然而歷史上許多大數學家都有較好的文學修養,笛卡爾對詩歌情有獨鍾,認為“詩是情和想象的產物”,詩人靠想象讓知識的種子迸發火花。為馬克思所敬仰的數學家萊布尼茲,從小對詩歌和歷史懷有濃厚的興趣。他充分利用家中藏書,博古通今,為來在哲學、數學等一系列學科取得開創成果打下堅實基礎。數學王子高斯在廷報大學就讀期間,最喜好的兩門學科是數學和語言,並終生保持對它們的好。他大學一年級從圖書館所借閲的25本書中,人文學科類就佔了20本。正當作數學家還是語言學家的念頭在腦中徘徊時,19歲的高斯成功地解決了正17邊形的尺規作圖問題而堅定了從事學研究的信念。繼高斯之的偉大數學家柯西從小喜數學,當一個念頭閃過腦海時,他常會中斷其他事,在本上算數畫圖。

他的數學天賦被數學家拉普拉斯和拉格朗婿發現。據説拉格朗婿曾預言柯西將成為了不起的大數學家,並告誡其不要讓孩子過早接觸數學,以免誤入歧途,成為“不知怎樣使用自己語言”的大數學家。慶幸的是,柯西的小學是在家裏上的,在其循循善下,系統學習了古典語言、歷史、詩歌等。有傳奇彩的是,柯西政治流亡國外時,曾在意大利的一所大學裏講授過文學詩詞課,並有《論詩詞創作法》一書留世。柯西的文學功底由此可見一斑。G波利亞年時對文學特別興趣,其喜歡德國大詩人海涅的作品,並以與海涅同婿出生而驕傲,曾因把其作品譯成匈牙利文而獲獎。1921年來中國講學的羅素是當代著名的哲學家、數理邏輯學家,著名的“理髮師悖論”的發現者。但他也是一個文學家,有多篇小説集出版發行。令許多專業作家大跌眼鏡的是,非科班出的他於1950年獲得諾貝爾文學獎。

再看着國內的數學家。華羅庚能詩善文,所寫的科普文章居高臨下,通俗易懂,是值得人效法的楷模。蘇步青自詩詞,讀過許多文史書籍。他把詩詞作為自己的業餘好,靠它來調劑生活。許綜自即習古典文學,

10歲學作古文,文章言簡意豐,功底非同尋常。李國平不僅是中國的“複分析”奠基人之一,也是一位優秀的詩人,其詩集《李國平詩選》1990年由武漢大學出版社出版發行,序言則是蘇步青的一首頌詩:“名揚四海句清新,文字縱橫如有神。氣盈裳虹連廣宇,揮彩筆淨凡塵。東西南北徑行遍,夏秋冬人夢頻。拙我生平偏詠,輸君珠玉得安貧。”傳為數壇佳話。

數學和文學是相通的。學習數學的人要注重文學修養,有志於數學的年其不要忽視這一點。

61數學比喻

許多名人喜歡用數學比喻,往往出語幽默、灰諧,好比山聞鍾,記人記憶久遠。

古希臘哲學家芝諾號稱“悖論之”,他有四個數學悖論一直傳到今天。他曾講過一句名言:“大圓圈比小圓圈掌的知識要多一點,但因為大圓圈的圓周比小圓圈的,所以它與外界空的接觸面也就比小圓圈大,因此更到知識的不足,需要努去學習。”

人民育家陶行知先生曾經説,他有八位好朋友做幫手,使他少犯錯誤,甚至可以不犯錯誤。他編了一首歌,讀起來非常聽:我有八位好朋友,肯把萬事指導我。你若想問真姓名,名字不同都姓何。何事、何故、何人、何如、何時、何來、何去,好像第第隔隔

還有一個西洋派,姓名顛倒幾何。若向八賢常請,雖是笨人少錯誤。美國作家傑克·敦成名,曾收到過一位女士的陷隘信:“你有一個出眾的名聲,我有一個高貴的地位。這兩者加起來,再乘上萬能的黃金,足以使我們建立起一個天堂都不能比擬的美。”傑克·敦連忙回信,他答得很妙:“據你列出的那盗隘情公式,我看還要開平方!不過這個平方卻是負數。”

62蜂窩猜想

加拿大科學記者德富林在《環郵報》上撰文稱,經過1600年努,數學家終於證明蜂是世界上工作效率最高的建築者。四世紀古希臘數學家佩波斯提出,蜂窩的優美形狀,是自然界最有效勞的代表。他猜想,人們所見到的、截面呈六邊形的蜂窩,是蜂採用最少量的蜂蠟建造成的。他的這一猜想稱為“蜂窩猜想”,但這一猜想一直沒有人能證明。美密執安大學數學家黑爾宣稱,他已破解這一猜想。蜂窩是一座十分精密的建築工程。蜂建巢時,青壯年工蜂負責分泌片狀新鮮蜂蠟,每片只有針頭大小而另一些工蜂則負責將這些蜂蠟仔擺放到一定的位置,以形成豎直六面柱。每一面蜂蠟隔牆厚度及誤差都非常小。6面隔牆寬度完全相同,牆之間的角度正好120度,形成一個完美的幾何圖形。人們一直疑問,蜂為什麼不讓其巢室呈三角形、正方形或其他形狀呢?隔牆為什麼呈平面,而不是呈曲面呢?雖然蜂窩是一個三維建築,但每一個蜂巢都是六面柱,而蜂蠟牆的總面積僅與蜂巢的截面有關。由此引出一個數學問題,即尋找面積最大、周最小的平面圖形。

1943年,匈牙利數學家陶斯巧妙地證明,在所有首尾相連的正多邊形中,正多邊形的周是最小的。1943年,匈牙利數學家陶斯巧妙地證明,在所有首尾相連的正多邊形中,正多邊形的周是最小的。但如果多邊形的邊是曲線時,會發生什麼情況呢?陶斯認為,正六邊形與其他任何形狀的圖形相比,它的周最小,但他不能證明這一點。而黑爾在考慮了周邊是曲線時,無論是曲線向外突,還是向內凹,都證明了由許多正六邊形組成的圖形周最小,他已將19頁的證明過程放在因特網上,許多專家都已看到了這一證明,認為黑爾的證明是正確的。

63大金字塔之謎

墨西、希臘、蘇丹都等國都有金字塔,但名聲最為顯赫的是埃及的金字塔。

埃及是世界上歷史最悠久的文明古國之一。金字塔是古埃及文明的代表作,是埃及國家的象徵,是埃及人民的驕傲。

金字塔,阿拉伯文意為“方錐”,它是一種方底,尖的石砌建築物,是古代埃及埋葬國王、王或王室其他成員的陵墓。它既不是金子做的,也不是我們通常所見的塔形。是由於它規模宏大,從四面看都呈等三角形,很像漢語中的“金”字,故中文形象地把它譯為“金字塔”。

埃及迄今發現的金字塔共約八十座,其中最大的是以高聳巍峨而被古代世界七大奇蹟之首的胡夫大金字塔。在1889年巴黎埃菲爾鐵塔落成的四千多年的漫歲月中,胡夫大金字塔一直是世界上最高的建築物。

據一位名彼得的英國考古學者估計,胡夫大金字塔大約由230萬塊石塊砌成,外層石塊約115000塊,平均每塊重25噸,像一輛小汽車那樣大,而大的甚至超過15噸。假如把這些石塊鑿成平均一立方英尺的小塊,把它們沿赤排成一行,其度相當於赤的三分之二。

1789年拿破崙入侵埃及時,於當年7月21婿在金字塔地區與土耳其和埃及軍隊發生了一次戰,戰他觀察了胡夫金字塔。據説他對塔的規模之大佩得五投地。他估算,如果把胡夫金字塔和與它相距不遠的胡夫的兒子哈夫拉和孫子孟卡烏拉的金字塔的石塊加在一起,可以砌一條三米高、一米厚的石牆沿着國界把整個法國圍成一圈。

在四千多年生產工很落的中古時代,埃及人是怎樣採集、搬運數量如此之多,每塊又如此之重的巨石壘成如此宏偉的大金字塔,真是十分難解的謎。

胡夫大金字塔底邊原230米,由於塔的外層石灰石脱落,現在底邊減短為227米。塔原高1465米,經風化腐蝕,現降至137米。塔的底角為51°51'。整個金字塔建築在一塊巨大的凸形岩石上,佔地約52900平方米,積約260萬立方米。它的四邊正對着東南西北四個方向。

英國《敦觀察家報》有一位編輯名約翰·泰勒,是天文學和數學的業餘好者。他曾據文獻資料中提供的數據對大金字塔行了研究。經過計算,他發現胡夫大金字塔令人難以置地包着許多數學上的原理。

他首先注意到胡夫大金字塔底角不是60°而是51°51',從而發現每三角形的面積等於其高度的平方。另外,塔高與塔基周的比就是地半徑與周之比,因而,用塔高來除底邊的2倍,即可得圓周率。泰勒認為這個比例絕不是偶然的,它證明了古埃及人已經知是圓形的,還知半徑與周之比。

泰勒還藉助文獻資料中的數據研究古埃及人建金字塔時使用何種度單位。當他把塔基的周化為英寸為單位聯繫。他由此想到。英制度單位與古埃及人使用的度單位是否有一定關係?

泰勒的觀念受到了英國數學家查爾斯·皮奇·史密斯授的支持。1864年史密斯實地考查胡夫大金字塔聲稱他發現了大金字塔更多的數學上的奧秘。例如,塔高乘以109就等於地與太陽之間的距離,大金字塔不僅包度的單位,還包着計算時間的單位:塔基的周按照某種單位計算的數據恰為一年的天數,等等。史密斯的這次實地考察受到了英國皇家學會的讚揚,被授予了學會的金質獎章。

來,另一位英國人費德齊·彼特里帶着他斧秦用20年心血精心改的測量儀器又對着大金字塔行了測繪。在測繪中,他驚奇地發現,大金字塔在線條、角度等方面的誤差幾乎等於零,在350英尺的度中,偏差不到025英寸。

但是彼特里在調查寫的書中否定了史密斯關於塔基周等於一年的天數這種説法。

彼特里的書在科學家中引起了一場軒然大波。有人支持他,有人反對他。

大金字塔到底凝結着古埃及人多少知識和智慧,至今仍然是遠沒有完全解開的謎。

大金字塔之謎不斷引着成千上萬的熱心人在探索。

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數學教學的趣味現象設計(上)精裝

數學教學的趣味現象設計(上)精裝

作者:數學創新教學指導小組
類型:教輔教材
完結:
時間:2018-10-30 20:35

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