书城科普数学教学的趣味现象设计
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第17章 数学教学的趣味运用故事(14)

科学上的新发现往往会受到保守势力的反抗。当负数概念传到欧洲以后,新旧观点之间引起了激烈的冲突。这场大辩论延续了几百年,最后才逐渐取得比较一致的看法:负数和正数、零一样,也是数。

在这场大辩论中有一段小插曲,颇能引起人们的深思:

一天,着名的教学家、物理学家帕斯卡(Pascal,1623~1662年)正和他的好友,神学家、数学家阿尔诺(Arnauld,1612~1694年)聊天,突然,阿尔诺说:从来都是较小的数∶较大的数=较小的数∶较大的数,或较大的数∶较小的数=较大的数∶较小的数。

现在,居然出现

(-1)∶1=1∶(-1)

这种“较小的数∶较大的数=较大的数∶较小的数”这类怪现象了!

阿尔诺的话当然引起人们的浓厚兴趣,甚至一部分人的疑虑──承认负数是数,你就得承认“小数∶大数=大数∶小数”这种怪现象。

其实,这是正常现象。当数的范围扩大以后,原有的数学现象,有一些被保留下来,也有一些现象不被保留下来。数的范围从正整数、正分数扩大到有理数,“大数比小数一定等于大数比小数”这一数学现象就不被保留下来。

83.没有捷径可以走

古希腊的阿基米德不仅是一个卓越的科学家,而且是一个很好的老师,他生前培养过许多学生,在这些学生中有一个特别的人物,他是希腊国王多禄米。

闲着没事的多禄米,有一天忽然心血来潮想学一点儿什么东西。当时,阿基米德已是一位十分着名的科学家了。多禄米想了一想,决定把阿基米德请来,拜他为师,学习一点几何知识。

接到国王召见,阿基米德不敢怠慢,急忙来到了皇宫。这里金碧辉煌,气势典雅。白玉大理石铺成的透明地板,水晶珍珠般的吊灯,雕龙刻虎的巨大梁柱,把整座宫殿装扮得格外豪华、漂亮。阿基米德一边欣赏着宫殿中的装饰,心中一边想,这些宏伟的建筑中不知凝结了多少科学家和劳动人民的智慧和心血,尤其是那些精巧、别致的设计,无不反映出建造者们在数学、特别是几何学方面很高的造诣。

从此以后,阿基米德就当上了国王的私有数学教师。刚开始上几何课时,国王挺认真,似乎下了决心要学好这门课。可是,时间一长,多禄米的兴趣就逐渐往下落了,尽管阿基米德讲授的几何学内容都很浅显,但对于不爱学习的国王而言,一堂课的时间简直比一年还长,他日益显出不耐烦的情绪。

对国王情绪的变化,阿基米德看到眼里,记在心中。他仍然一如既往的认真讲课。他细心而又耐心的向多禄米讲解着各种几何的图形、原理以及计算方法。可是多禄米对眼前出现的一个个三角形、正方形、菱形的图案毫无兴趣,有点昏昏欲睡了。阿基米德来到多禄米的身边,用手推推他。这位国王勉强睁开惺松的睡眼,没等阿基米德说话,他反而先问:“请问,到底有没有比你的方法简捷一些的学习几何学的方法和途径?用你这种方法实在太难学了。”

听了国王的问题,阿基米德思考着,冷静地回答道:“陛下,乡下有两种道路,一条是供老百姓走的乡村小道,一条是供皇家贵族走的宽阔的坦途,请问陛下走的是哪一条道路呢?”

“当然是皇家的坦途呀!”多禄米回答得十分干脆,但又感到茫然不解。

阿基米德继续说:“不错,您当然是走皇家的坦途,但那是因为您是国王的缘故。可现在,您是一名学生。

要知道,在几何学里,无论是国王还是百姓,也无论是老师还是学生,大家只能走同一条路。因为,走向学问是没有什么皇家大道的。”国王多禄米眨巴着眼睛,似懂非懂地思考了一下,总算理解了阿基米德这番话的含意,于是重新打起精神,听阿基米德继续讲课。这个故事提示了一个道理:追求科学知识没有捷径可走,科学知识对任何人都是一视同仁的。正如伟大的革命导师马克思所说:“在科学的道路上,是没有平坦的大路可走的,只有在那崎岖小路上攀登的不畏劳苦的人们,才有希望到达光辉的顶点。”

84.打电话问题

某市市内电话收费标准是:前3分钟共0.2元(不满3分钟按3分钟计算),以后每打1分钟加0.1元,打长途电话的收费是:每10秒钟0.08元(不满10秒钟按10秒计算)。小明有一天打了若干个电话,共计话费1.96元。小明最多打了多少时间电话?

分析与解答:因为打市内电话收费标准比打长途电话的收费标准低,所以要求“最多打了多少分钟电话”,就要尽可能地多打市内电话。因为市内话费的收费标准是“前3分钟共0.2元,以后每打1分钟加0.1元”,如果全部打市内电话不可能出现话费尾数有“6分”,则1.96元话费中最少包含20秒的长途话费:0.08×2=0.16(元),那么市内话费合计:1.96-0.16=1.8(元)

考虑到市内话费前3分钟平均每分钟不足0.1元,如果超过3分钟以后每打1分钟加0.1元,所以每次通话时间以正好3分钟最为合算,则1.8元话费最多能打:1.8÷0.2×3=27(分钟)

因此,小明最多打了27分20秒电话。

85.神奇的小数点

黑乎乎的小家伙双手掐腰,站在零国王的光头顶上,满脸不高兴的样子:“谁是跳蚤?你睁开眼好好看看我到底是谁?”

零国王也双手一掐腰:“你总呆在我头顶上,我知道你是谁?”

“好,好,我跳下来,叫你仔细看看。”说完,小家伙“噌”的一声跳到了地上。

零国王定睛一看,高兴地说:“噢,是小数点呀!咱们可是好久没见面了。”

小数点左右晃了晃说:“可不是。咳,零国王,今天我带你去看个热闹,走!”小数点说完,也不管零国王是否同意,拉着零国王就走。

零国王拉着小华:“走,你也一起去看看热闹。”

小数点拉着他们来到一座舞台的前面。舞台上面挂着一幅横幅,上写“看谁的本领大”。两个块头大小差不多,个子高矮也差不多的数,在台上比试武艺。

两个数你一拳我一脚,打得好不热闹。台下观众也一个劲儿地叫好。

零国王一眼就认出来了:“这不是54和55嘛!这两个数比试武艺,谁也别想赢。”

小数点得意地摇晃着脑袋说:“我想叫谁赢,谁就能赢,你们信不信?”

“不信!”零国王伸手往台上一指说,“我想让54赢。”

“不信不要紧,看我的吧!”小数点三蹿两跳上了舞台。他往55的两个5之间一站,“呼”的一声,55立刻缩小为原来的十分之一,5.5大叫:“唉呀,我怎么变得这么小了?”

“哈哈!”54一伸手就把5.5抓了起来,高高举过头顶,“你认不认输?”

5.5赶紧说:“认输,认输。你可千万别把我扔下台去。”

54把5.5放到台上,小数点乘机从5.5中溜了出来。“呼”的一声,5.5又长高成55。尽管55心里不服,可是也弄不清这是怎么一回事,只能低头认输。

下一个比赛项目是“看谁算得快”。比赛刚一开始,只见一个数举着一个大木牌子走上了舞台。大家见他牌子上写着4个大字“速算专家”。

零国王一眼就看出来了,上台的是数8。零国王点点头说:“嗯,数8计算能力很强,是个速算好手!只是脾气不太好,爱发火!”

数8把木牌立好,对台下观众说:“我的快速计算,赛过电子计算机。哪位不信,可以上台试试。”

“我去凑个热闹。”小数点又跳上了舞台,冲着数8一点头说,“我来试试。”

“好极了!”数8拿出一块黑板对小数点说,“请你在黑板上随便写出3个两位数。”

小数点拿起粉笔在黑板上写了62、23和18。

数8拿起粉笔说:“我也写3个两位数。”说完写出37、76和81。他把这3个数写在下面一行。

小数点弄不明白:“写出6个两位数干什么?”

“把这6个数相加,看谁算得快。”数8从口袋里掏出一个计算器问,“你要不要计算器?”

小数点把脑袋一扭说:“哼,你也太小瞧我啦!算这么6个数,还要用什么计算器!我口算,你知道大家都叫我什么吗?”

数8摇摇头:“不知道。”

“大家都叫我‘一口清’,也就是说,不管你有多少个数相加,我一口气就能把它们的和算出来!”小数点把头向上一仰就算了起来,“62加23得85,85加18得……”

“停!”小数点刚做了一次加法,数8就叫他停下来。

小数点忙问:“为什么叫我停下来呀?”

数8笑了笑说:“我已经算出来了,结果得297。”小数点不信,接着算,其和也得297。

“嗯?真神啦!”小数点不服气,又连算了两次,结果数8算得一次比一次快,小数点连一次加法也没做出来就输了。

数8笑嘻嘻地拍着小数点的头,问:“怎么样?服不服?”

小数点无可奈何地点了点头:“我算服了你这位速算专家啦!”

“小数点,小数点,你快过来!”

小数点回头一看,是小华在叫他。他向数8招招手,就一蹦一跳地找小华去了。

“什么事?”小数点问。

“你上当啦!数8根本不是用你那种算法,他在骗你哪!”

“骗我?我怎么没觉察出来呀!”

“咳!你连做了3次,每次结果都是多少?”

“都是297呀!”

“按数8的作法,不管算多少次,结果都得297。”

小数点用力拍了一下自己脑袋:“看来我真被他骗了!小华,你给我讲讲其中的道理。”

“数8是利用了99的性质,6个这样的两位数相加,恰好等于3个99之和。99×3=297。”小华揭穿了数8玩的把戏。

“你再说详细点,他怎么能恰好凑成3个99呢?”小数点还不大明白。

“关键是数8后写的3个两位数。他是根据你先写的3个两位数来写的。比如,第一次你写的是62、23和18。数8心里做了减法。”小华在地上写出:

99-62=37,99-23=76,99-18=81。

小华指着算式说:“数8紧接着写出了37、76和81,这6个数之和肯定等于3个99之和喽!”

“嗯,是这么回事!”小数点眼珠一转说,“看我怎样治他!”

小数点趴在小华耳朵上小声嘀咕了几句。小华笑着点了点头。

数8在台上还一个劲儿地嚷嚷:“谁要不服我这个速算专家,请上台来继续比试。”

小华跳上了台,拿起粉笔写了99、88和77三个两位数。数8也不怠慢,接着写出了00、11和22。

数8立刻答出:“和为297,对不对?”

小华摇摇头说:“不对!和为277.2。”

“什么?和数是个小数!”数8回头一看,吓了一大跳,黑板上明明写的是22,怎么一会儿的工夫却变成了2.2!

台下观众大声起哄:“噢,速算大师不灵喽!”“速算大师算错喽!”

数8低头一琢磨,明白了其中的奥秘。他伸出双手向2.2中间的小数点抓去:“好啊,小数点,是你跟我捣乱!”

小数点迅速从2.2中间跳了下来,一边跑一边笑:“哈哈,速算大师是个吹牛皮的骗子,不灵啦!不灵啦!”

数8发火了:“我不抓住你小数点,誓不罢休!”说完撒腿就追。

86.昆虫的翅膀和腿

蜻蜓有6条腿,2对翅膀;蜘蛛有8条腿,没有翅膀;蝉有6条腿、1对翅膀。现在有一些蜻蜓、蜘蛛和蝉,已知它们的总数是18只,共有118条腿,20对翅膀。其中每种昆虫各有多少只呢?

这道题的形式很像鸡兔同笼问题,但是复杂些,有三种动物搅在一起。可以尝试先把其中最容易区别的一种分离出来。

蜻蜓和蝉都有6条腿,只有蜘蛛是8条腿。所以第一步可以考虑6腿昆虫和8腿昆虫,这样就只剩两类,先求8腿昆虫的只数,就可以知道蜘蛛有多少了。

假定18只昆虫都是6条腿的蜻蜓和蝉,那么腿的总数将是6×18=108(条)。

实际上有118条腿,相差118-108=10(条)。

拿8条腿的蜘蛛进去换6条腿的蜻蜓或蝉出来,每换进一只蜘蛛,就增加2条腿,所以换进去的蜘蛛共有10÷2=5(只)。

这样就已求出,蜘蛛有5只。

现在可以进行第二步,求另外两种昆虫的数目。从昆虫总数中减去蜘蛛的只数,得到蜻蜓和蝉共有18-5=13(只)。

假定这13只都是蝉,那么它们的翅膀共有13对。实际上有20对,还差20-13=7(对)。

拿一只蜻蜓进去换一只蝉出来,增加一对翅膀,所以要换进7只蜻蜓,留下6只蝉。

最后得到,共有7只蜻蜓,5只蜘蛛,6只蝉。

87.寻找沙漠中失散的伙伴

一个阿拉伯人在沙漠里与骑骆驼的同伴失散了,他找了整整一天也没有找到。傍晚,他遇到了一个贝都印人。阿拉伯人询问贝都印人是否见到失踪的同伴和他的骆驼。

“你的同伴不仅是胖子,而且是跛子,对吗?”贝都印人问,“他手里是不是拿一根棍子?他的骆驼只有一只眼,驮着枣子,是吗?”

阿拉伯人高兴地回答说:“对!对!这就是我的同伴和他的骆驼。你是什么时候看见的?他往哪个方向走?”

贝都印人回答说:“我没有看见他。”

阿拉伯人生气地说:“你刚才详细地说出我的同伴和骆驼的样子,现在怎么又说没有见到过呢?”

“我没有骗你,我确实没有看见过他。”贝都印人平静地说,“不过,我还知道,他在这棵棕榈树下休息了许多时间,然后向叙利亚方向走去了。这一切发生在三个小时前。”

“你既然没有看见过他,那么,这一切又是怎么知道的呢?”