书城教材教辅数学教学的趣味之谜设计
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第11章 数学教学的趣味之谜推荐(7)

可是,这样的米原器有很多缺点:材料会变形,精确度不高,只能达到0.1微米(1微米=1/1000毫米);一旦毁坏,不易复制。为了弥补米原器的缺点,20世纪以来,各国计量工作者都致力于研究应用自然光波来代替米原器。1960年,国际计量大会通过米的新定义,决定以在规定条件下元素氪的同位素(Kr86)原子在真空中辐射成的光波之长,作为世界统一的公制长度准器。

1983年10月,在法国巴黎举行的第17届国际计量大会上,又正式通过了米的新定义:“米为光在真空中,在1/299792458秒内的时间间隔内运行距离的长度。”

71.你知道解数学题的基本思路吗

解答数学题的基本思路是分析法和综合法。

分析法就是从所求的问题出发,逐步追溯到解答所需的已知条件,这就是执果索因的解题方法。

综合法就是从已知条件出发,逐步推算到新的条件和最后要解答的问题,这就是由因导果的解题方法。

例如:商店原有糖果50千克,又运进糖果5箱,每箱75千克。现有糖果多少千克?

用分析法解题思路如下:

①现有糖果多少千克?②原有糖果50千克,又运进糖果多少千克?③又运进糖果5箱,每箱75千克。

用综合法解题思路如下:

又运进糖果5箱,每箱75千克;原有糖果50千克,又运进糖果多少千克?75×5=375(千克);现有糖果多少千克?375+50=425(千克)。

其实,在解题中,分析法和综合法是相辅相成、协同运用的。用分析法思考的时候,要随时注意题中的已知条件,考虑哪些已知数量搭配在一起可以解所求的问题。因此,分析中也有综合。用综合法思考的时候,要随时注意题中的问题,考虑为了解决所提的问题需要哪些已知数量,因此,综合中也有分析。换句话说,实际解题时需要不断地既有分析又用综合的思维活动。

72.为什么不写“倍”

先看下面这道例题:

小鸡有8只,小鸭有4只。小鸡的只数是小鸭的只数的几倍?

解:8÷4=2

答:小鸡的只数是小鸭的只数的2倍。

我们知道,一个数只有带上计量单位,才能准确表示一个物体的大小、多少、长短、轻重、快慢等。“倍”不是计量单位,它表示两个数量之间的关系,如上例。在算式里不写“倍”是为了防止与计量单位名称发生混淆。

73.谁发明了小数点

小数点是用来表示小数部分开始的符号。现在的小数点是用一个实心的圆点来表示的,然而,以前表示小数点的方法却很多。16世纪,比利时有个叫西蒙斯芬的人,把9.65表示为9(0)6(1)5(2);17世纪初,英国人威廉·奥垂德用9ㄥ65表示9.65。这些记法都不便。17世纪末,英国人约翰瓦里司创造了现在的小数点。

现在小数点的使用大体分两派。欧洲大陆(德、法等国)用逗号做小数点,而小圆点用来做乘号的符号,乘法避免用“×”,以防止与字母X相混淆。中、英、美等国用小圆点而不用逗号做小数点,逗号用来做分节号。

74.什么叫做逆运算

“逆”就是相反的意思。“逆运算”就是相反的运算。“逆运算”的概念是数学的基本概念之一,它是说明两种运算之间的关系的。如减法是与加法意义相反的一种运算,我们就说:“减法是加法的逆运算”;除法是与乘法意义相反的一种运算,我们就说:“除法是乘法的逆运算”。

75.什么叫做文字题

文字题又叫文字叙述题,它是用文字表达数与数之间的关系的题目。它是由数学名词术语、数字与问题三部分组成的题目。例如:“715减去20乘以5的积,差是多少?”

解文字题的思考方法一般有两种:

1.顺推法:就是顺着题目的叙述顺序思考列式。如:“24与37的积减去23与17的和,差是多少?”我们可以这样想:“24与37的积”列式为24×37,“23与17的和”列式为23+17;要求差时,先要算出23与17的和,这就要改变运算符号,所以要加小括号。整个列式为:24×37-(23+17)。

2.倒推法:就是从问题出发,先确定最后一步运算,再确定参加这一步运算的数是怎样得来的,这样依次类推上去;当需要改变运算顺序时就要加括号。如上题可以这样想:最后一步是求差,那么被减数与减数是什么呢?被减数是24与37的积,减数是23与17的和,于是有:(24×37)-(23+17)。因为23+17要先算,列式时要加小括号,即得24×37-(37+17)。

76.一个数乘以11的速算方法是什么

1.积的个位上的数与被乘数的个位上的数相同。

2.积的十位上的数等于被乘数个位上的数与十位上的数的和(如满10要向百位上进1)。

3.积的百位上的数与被乘数十位上的数相同(如积的十位上有进位,百位上的数还要加上1)。概括地说,一个数乘以11的规律是:所得的积头尾两位数字一般和被乘数的头尾两个数字相同,中间的数字,就是被乘数相邻的两个数字相加的和,满十要进一(即在高一位数上加1)。我们根据这个规律,就可以很快算出一个数乘以11的积。

77.30°角用放大镜能不能变成300°?

放大镜的确可以把许多东西放大几倍、十几倍甚至几十倍,但是有一个东西却无论如何也放不大,这个东西就是“角”。

我们已经知道“角”的大小是指角的两条边叉开的程度。放大镜虽然能把画面上的射线和字母都放大,可是却不能把角张开的程度改变,即角两条边的位置总是不变的,所以角的大小并没变。正如我们的桌子或者书本的四角,不管怎么放大,它们的四个角仍旧都是直角。这说明,用放大镜看任何一个角,角的度数是不变的。30°的角,不管用什么样的放大镜看,也变不成300°的角。

78.无理数是如何发现的

无理数是怎么发现的?这件事还要从公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯学派说起。

毕达哥拉斯学派的创始人是着名数学家毕达哥拉斯。他认为:“任何两条线段之比,都可以用两个整数的比来表示。”两个整数的比实际上包括了整数和分数。因此,毕达哥拉斯认为,世界上只存在整数和分数,除此以外,没有别的什么数了。

可是不久就出现了一个问题,当一个正方形的边长是1的时候,对角线的长m等于多少?是整数呢,还是分数?

根据勾股定理m2=12+12=2,m显然不是整数,因为12=1,22=4,而m2=2,所以m一定比1大,比2小。那么m一定是分数了。可是,毕达哥拉斯和他的门徒费了九牛二虎之力,也找不出这个分数。

边长为1的正方形,它的对角线m总该有个长度吧!如果m既不是整数,又不是分数,m究竟是个什么数呢?难道毕达哥拉斯错了,世界上除了整数和分数以外还有别的数?这个问题引起了毕达哥拉斯极大的苦恼。

毕达哥拉斯学派有个成员叫希伯斯,他对正方形对角线问题也很感兴趣,花费了很多时间去钻研这个问题。

毕达哥拉斯研究的是正方形的对角线和边长的比,而希伯斯却研究的是正五边形的对角线和边长的比。希伯斯发现当正五边形的边长为1时,对角线既不是整数也不是分数。希伯斯断言:正五边形的对角线和边长的比,是人们还没有认识的新数。

希伯斯的发现,推翻了毕达哥拉斯认为数只有整数和分数的理论,动摇了毕达哥拉斯学派的基础,引起了毕达哥拉斯学派的恐慌。为了维护毕达哥拉斯的威信,他们下令严密封锁希伯斯的发现,如果有人胆敢泄露出去,就处以极刑——活埋。

真理是封锁不住的。尽管毕达哥拉斯学派教规森严,希伯斯的发现还是被许多人知道了。他们追查泄密的人,追查的结果,发现泄密的不是别人,正是希伯斯本人!

这还了得!希伯斯竟背叛老师,背叛自己的学派。毕达哥拉斯学派按照教规,要活埋希伯斯,希伯斯听到风声逃跑了。

希伯斯在国外流浪了好几年,由于思念家乡,他偷偷地返回希腊。在地中海的一条海船上,毕达哥拉斯的忠实门徒发现了希伯斯:残忍地将希伯斯扔进地中海。无理数的发现人被谋杀了!

希伯斯虽然被害死了,但是无理数并没有随之而消灭。从希伯斯发现中,人们知道了除去整数和分数以外,还存在着一种新数,2就是这样的一个新数。给新发现的数起个什么名字呢?当时人们觉得,整数和分数是容易理解的,就把整数和分数合称“有理数”;而希伯斯发现的这种新数不好理解,就取名为“无理数”。

有理数和无理数有什么区别呢?

主要区别有两点:

第一,把有理数和无理数都写成小数形式时,有理数能写成有限小数或无限循环小数,比如4=4.0,0,45=8,13=0.333……而无理数只能写成无限不循环小数,比如2=1.4142……根据这一点,人们把无理数定义为无限不循环小数。

第二,所有的有理数都可以写成两个整数之比;而无理数却不能写成两个整数之比。根据这一点,有人建议给无理数摘掉“无理”的帽子,把有理数改叫“比数”,把无理数改叫“非比数”。本来嘛,无理数并不是不讲道理,只是人们最初对它不太理解罢了,利用有理数和无理数的主要区别,可以证明2是无理数,使用的方法是反证法。

证明2是无理数。

证明:假设2不是无理数,而是有理数。

既然2是有理数,它必然可以写成两个整数之比的形式:

2=pq

又由于p和q有公因数可以约去,所以可以认为pq为既约分数。

把2=pq两边平方,得:2=p2q2

即2q2=p2

由于2q2是偶数,p必定为偶数,设p=2m

由2q2=4m2

得q2=2m2

同理q必然也为偶数,设q=2n。

既然p和q都是偶数,它们必有公因数2,这与前面假设pq是既约分数矛盾。这个矛盾是由假设2是有理数引起的。因此2不是有理数,而应该是无理数。

无理数可以用线段长度来表示。下面是在数轴上确定某些无理数位置的方法,其中2,3,5……都是无理数。具体做法是:

在数轴上,以原点O为一个顶点,以从O到1为边作一个正方形。根据勾股定理有:

OA2=12+12=2

OA=2

以O为圆心,OA为半径画弧与OX轴交于一点,该点的坐标为2,也就是说在数轴上找到了表示2的点;以2点引垂直于OX轴的直线,与正方形一边的延长线交于B,同理可得OB=3,可在数轴上同法得到3。还可以得到5,6,7,等等无理数点。

也可以用作直角三角形的方法,得到表示,2,3,5等无理数的发现。

有理数与无理数合称实数。初中阶段遇到的数都是实数。今后还要陆续学到许多无理数,如e,sin10,log10等等。

79.虚数是如何发现的

从自然数逐步扩大到了实数,数是否“够用”了?够不够用,要看能不能满足实践的需要。

在研究一元二次方程x2+1=0时,人们提出了一个问题:我们都知道在实数范围内x2+1=0是没有解的,如果硬把它解算一下,看看会得到什么结果呢?

由x2+1=0,得x2=-1。

两边同时开平方,得x=±-1(通常把-1记为i)。

-1是什么?是数吗?关于这个问题的正确回答,经历了一个很长的探索过程。

16世纪意大利数学家卡尔丹和邦贝利在解方程时,首先引进了-1,对它还进行过运算。

17世纪法国数学家和哲学家笛卡儿把-1做”虚数”,意思是“虚假的数”、“想像当中的,并不存在的数”。他把人们熟悉的有理数和无理数叫做“实数”,意思是“实际存在的数”。

数学家对虚数是什么样的数,一直感到神秘莫测。笛卡儿认为:虚数是“不可思议的”。大数学家莱布尼兹一直到18世纪还以为“虚数是神灵美妙与惊奇的避难所,它几乎是又存在又不存在的两栖物”。

随着数学研究的进展,数学家发现像-1这样的虚数非常有用,后来把形如2+3-1,6-5-1,一般地把a+b-1记为a+bi,其中a,b为实数,这样的数叫做复数。

当b=0时,就是实数;

当b≠0时,叫做虚数。

当a=0,b≠0时,叫做纯虚数。

虚数作为复数的一部分,也是客观存在的一种数,并不是虚无飘渺的。由于引进了虚数单位-1=i,开阔了数学家的视野,解决了许多数学问题。如负数在复数范围内可以开偶次方,因此在复数内加、减、乘、除、乘方、开方六种运算总是可行的;在实数范围内一元n次方程不一定总是有根的,比如x2+1=0在实数范围内就无根。但是在复数范围内一元n次方程总有几个根。复数的建立不仅解决了代数方面的问题,也为其他学科和工程技术解决了许多问题。

自然数、整数、有理数、实数、复数,人类认识的数,在不断地向外膨胀。

随着数概念的扩大,数增添了许多新的性质,但是也减少了某些性质。比如在实数范围内,数之间是可以比较大小的,可是在复数范围内,数之间已经不能比较大小了。

所谓能比较大小,就是对于规定的“>”关系能满足下面四条性质:

(1)对于任意两个不同的实数。a和b,或a>b,或b>a,两者不能同时成立。

(2)若a>b,b>c,则a>c

(3)若a>b,则a+c>b+c

(4)若a>b,c>0,则ac>bc