别一提到数学就一副苦大仇深脸,其实,数学也可以很有趣。不信先来试试下面这些来源于生活的数学趣题吧,做完这套“试卷”,相信你会爱上数学!
“趣味”数学考试现在开始!
咦,这么快就做完啦?还是满脸懵懵地想要关掉页面?是不是难到你了呢?让我们来好好看看答案,认识下这些题目吧!其实它们并不难。
数学:数和形。数学里所有研究的内容都可以概括为两方面:数和形。例如一个人的身高我们用数来表示,而一个人是胖还是瘦则用形来表示。数和形与我们的生活密不可分。我们看待事物,只要有数和形,其主要概念就都有了。
“数”的问题:一张纸的长宽可以用尺子量出来,而纸的厚度却很难直接测量出来。你有什么方法可以精确得到纸张厚度吗?其实,我们可以用一百张相同的纸落起来,用测得的100张纸的总厚度除以一百就是一张纸的厚度。此外,知道一张纸的厚度为1毫米,当这张纸连续对折20次,它的总厚度就变成了1毫米乘2的20次方,其高度比三十层的楼还要高。这些都是靠数的运算得出来的。
“形”的问题:一张长方形的纸条,直接将其两端粘结在一起可以形成一个纸环,沿着纸环的中线剪一刀可以形成两个相同的纸环。那么如何得到莫比乌斯环?一个起到眩晕效果的莫比乌斯环该如何得到?很简单,如果将纸条的一端翻转一下再粘结在一起,形成的纸环沿其中线剪一刀形成的,就是一个更大的环。这一有趣的现象最早是100多年前被德国的数学家莫比乌斯发现的,因而被称为莫比乌斯环。这也是数学中关于形的比较经典的例子。
此外,莫比乌斯在数学中开创了“拓扑学说”,用来研究形。
猜奖与帽子:猜奖问题:某人在桌子上倒放了三个不透明的杯子,其中一个杯子中有一枚戒指,另外两个是空的,请你猜哪个杯子扣着戒指。当你猜测后将它设为1号杯子,另外两个分别为2,3号。随后如果有人将3号翻开发现下面没有戒指,是空的。请问你是否修改你之前的决定?问题的回答可能有以下三种:第一种,不改变原猜测。
第二种,改变原猜测,并且用投硬币的方式给出新的猜测。第三种,改变原猜测,选择2号杯子。这也是最正确的猜测方式,其猜中率最高。
帽子问题:假如给一群人每人一顶帽子,其颜色有黑白两种,自己看不到自己帽子的颜色,却可以看到其他所有人的帽子颜色。当出题者逐个问他们自己帽子的颜色时,回答只需“黑”或“白”。
请带帽子者商量出一种对策,使得在听了第一个被提问的人的回答“黑”或“白”之后,除他以外的每个人立刻知道自己帽子的颜色。这个问题的答案需要用到奇偶性,即在第一个被提问者回答时,如果除他自己以外的99人中黑色帽子的数是奇数回答“黑”,是偶数则回答“白”。99人中的每个人通过数除自己以外的98顶帽子中的黑帽子个数,并根据第一个被提问者的回答则可确定自己帽子的颜色。
即如果第一个被提问人回答“黑”,其他人通过数另外98人黑帽子个数,记数发现黑色是双数的则自己是黑帽子个数;记数是单数的则自己是白色帽子。无论带帽者有多少人,以上的策略都是有效的。同时这一策略在软件程序设计中是非常有用的,可以提高计算机运行速度,节省元器件。
数学的妙用:无论在生产、生活中,还是在自然科学、人文科学中,都要用到数学。举一简单的例子,将卫星发射到太空的过程中,没有数学是完不成的。
同时人从小学到大学再到生产研究的过程中,所接触的数越来越复杂,越来越难。例如在“哥德巴赫猜想”的研究证明过程中,自从1973年中国科学家陈景润详细证明了“表达偶数为一个素数及一个不超过两个素数的乘积之和”(简称“1+2”)之后没有任何进展。可见数学难的时候可以把人难死。随着互联网的高速发展,大数据处理的广泛应用,越来越多的研究人员开始呼吁将数学应用于人文科学中。
例如中国科学院安鸿志研究员,自退休后的十年来主要从事于用数学研究红学(《红楼梦》)。其相关的研究成果都在两本书刊中出版,分别是1.《趣话概率》,科学出版社,2009年。2.《数理话红楼》,科学出版社,2016。