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关于数学的故事

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关于数学的故事

1、华罗庚的故事

同学们都知道,华罗庚是一位靠自学成才的世界一流的数学家。他仅有初中文凭,因一篇论文在《科学》杂志上发表,得到数学家熊庆来的赏识,从此华罗庚北上清华园,开始了他的数学生涯。 1936年,经熊庆来教授推荐,华罗庚前往英国,留

学剑桥。20世纪声名显赫的数学家哈代,早就听说华罗庚很有才气,他说:\"你可以在两年之内获得博士学位。\"可是华罗庚却说:\"我不想获得博士学位,我只要求做一个访问者。\"\"我来剑桥是求学问的,不是为了学位。\"两年中,他集中精力研究堆垒素数论,并就华林问题、他利问题、奇数哥德问题发表18篇论文,得出了著名的\"华氏定理\",向全世界显示了中国数学家出众的智慧与能力。1946年,华罗庚应邀去美国讲学,并被伊利诺大学高薪聘为终身教授,他的家属也随同到美国定居,有洋房和汽车,生活十分优裕。当时,不少人认为华罗庚是不会回来了。新中国的诞生,牵动着热爱祖国的华罗庚的心。1950年,他毅然放弃在美国的优裕生活,回到了祖国,而且还给留美的中国学生写了一封公开信,动员大家回国参加社会主义建设。他在信中坦露出了一颗爱中华的赤子之心:\"朋友们!梁园虽好,非久居之乡。归去来兮……为了国家民族,我们应当回去……\"虽然数学没有国界,但数学家却有自己的祖国。华罗庚从海外归来,受到党和人民的热烈欢迎,他回到清华园,被委任为数学系主任,不久又被任命为中国科学院数学研究所所长。从此,开始了他数学研究真正的黄金时期。他不但连续做出了令世界瞩目的突出成绩,同时满腔热情地关心、培养了一大批数学人才。为摘取数学王冠上的明珠,为应用数学研究、试验和推广,他倾注了大量心血。

据不完全统计,数十年间,华罗庚共发表了152篇重要的数学论文,出版了9部数学著作、11本数学科普著作。他还被选为科学院的国外院士和第三世界科学家的院士。 2、动物中的数学天才

蜜蜂蜂房是严格的六角柱状体,它的一端是平整的六角形开口,另一端是封闭的六角菱锥形的底,由三个相同的菱形组成。组成底盘的菱形的钝角为109度28分,所有的锐角为70度32分,这样既坚固又省料。蜂房的巢壁厚0.073毫米,误差极小。

丹顶鹤总是成群结队迁飞,而且排成“人”字形。“人”字形的角度是110度。更精确地计算还表明“人”字形夹角的一半——即每边与鹤群前进方向的夹角为

54度44分8秒!而金刚石结晶体的角度正好也是54度44分8秒!是巧合还是某种大自然的“默契”?

3、失之毫厘,谬以千里

1967年8月23日,苏联的联盟一号宇宙飞船在返回大气层时,突然发生了恶性事故——减速降落伞无法打开。苏联领导研究后决定:向全国实况转播这次事故。当电视台的播音员用沉重的语调宣布,宇宙飞船在两小时后将坠毁,观众将目睹宇航员弗拉迪米·科马洛夫殉难的消息后,举国上下顿时被震撼了,人们都沉浸在巨大的悲痛之中。

在电视上,观众们看到了宇航员科马洛夫镇定自若的形象。他面带微笑叮嘱女儿说:“你学习时,要认真对待每一个小数点。联盟一号今天发生的一切,就是因为地面检查时忽略了一个小数点……”

即使是一个小数点的错误,也会导致永远无法弥补的悲壮告别。

古罗马的恺撒大帝有句名言:“在战争中,重大事件常常就是小事所造成的后果。” 换成我们中国的警句大概就是“失之毫厘,谬以千里”吧。

4、“0”的故事

罗马数字是用几个表示数的符号,按照一定规则,把它们组合起来表示不同的数目。在这种数字的运用里,不需要“0”这个数字。

当时,罗马帝国有一位学者从印度记数法里发现了“0”这个符号。他发现,有了“0”,进行数算方便极了,还把印度人使用“0”的方法向大家做了介绍。这件事被当时的罗马教皇知道了。教皇非常恼怒,他斥责说,神圣的数是上帝创造的,在上帝创造的数里没有“0”这个怪物,于是下令,把这位学者抓了起来,用夹子把他的十个手指头紧紧夹住,使他两手残废,让他再也不能握笔写字。就这样,“0”被那个愚昧、残忍的罗马教皇明令禁止了。

但是,虽然“0”被禁止使用,然而罗马的数学家们还是不管禁令,在数学的研究中仍然秘密地使用“0”,仍然用“0”做出了很多数学上的贡献。后来“0”终于在欧洲被广泛使用,而罗马数字却逐渐被淘汰了。

5.这是印度的一个古老传说,舍罕王打算重赏象棋发明人、宰相西萨·班·达依尔。这位聪明的大臣的胃口看来并不大,他跪在国王面前说: ‘陛下,请您在这张棋盘的第一个小格内,赏给我一粒麦子,在第二个小格内给两粒,第三格内给四粒,用这样下去,每一小格内都比前一小格加一倍。陛下,把这样摆满棋盘上所有格的麦粒,都赏给您的仆人吧!’

‘爱卿,你所求的并不多啊。”国王说道,心里为自己对这样一件奇妙的发明赏赐的许诺不致破费太多而暗喜。“你当然会如愿以偿的,”国王命令如数付给达依尔。

计数麦粒的工作开始了,第一格内放1粒,第二格内放2粒第三格内放2’粒,…还没有到第二十格,一袋麦子已经空了。一袋又一袋的麦子被扛到国王面前来。但是,麦粒数一格接一格飞快增长着,国王很快就看出,即便拿全印度的粮食,也兑现不了他对达依尔的诺言。

原来,所需麦粒总数

1+2+2^2+2^3+2^4+……+2^63=2^-1 =18446744073709551615。

这些麦子究竟有多少?打个比方,如果造一个仓库来放这些麦子,仓库高4公尺,宽10公尺,那么仓库的长度就等于地球到太阳的距离的两倍。而要生产这么多的麦子,全世界要两千年。尽管印度舍罕王非常富有,但要这样多的麦子他是怎么也拿不出来的。这么一来,舍罕王就欠了宰相好大一笔债。要么是忍受达依尔没完没了的讨债,要么是干脆砍掉他的脑袋。

6. 数学故事:十二生肖里有七个出场

在图1中,十二生肖里有七个出场,每种生肖代表一个数字,不同生肖代表不同数字,组成如图所示纵横交错的若干等式。这是些什么样的等式呢?

从横看第一行的等式马猴-鸡=牛,得到马=l。

再从竖看最左边的算式,得到猴=0。

从竖看中间一道等式鸡=兔×兔,知道“鸡”是平方数,因而是4或9。 因为牛≠马,所以只能是鸡=4,兔=2。进而得到牛=6,羊=3,狗=9。

横看的三个等式,分别是

10-4=6,

l+2=3, 11-2=9;

竖看的三个等式,分别是

10+l=11, 4÷2=2, 6+3=9。

7. 数学故事:数学家科尔的小插曲

1903年,在美国纽约的一个学术报告会上,数学家科尔表演了一个小插曲:他走上讲台,拿起粉笔,一言不发,在黑板上做长长的计算。 267-1=147 573 952 5 676 412 927。 然后又算呀算呀,又算出一个结果: 193 707 721×761 838 257 287 =147 573 952 5 676 412 927。

两次计算的结果完全相同,听众席上掌声雷动。

台上的人不作任何解释,台下的人不提任何问题,却能完全互相了解,共享成功的喜悦。他们是打的什么哑谜?究竟是怎么一回事呢?

原来,科尔是在报告他自己关于质数研究的一个好结果。他的计算表明,267-1不是质数,因为它可以分解成两个大于1的自然数的乘积。

不是质数的自然数太多太多,大部分自然数都是合数。为什么证明了267-1不是质数就要鼓掌呢?

这是因为267-1属于一类著名的数,叫做“梅森数”。梅森(Mersenne,1588~18年)是法国数学家,他研究过形如2p-1的数,其中p是质数,后来人们称这类数为梅森数。梅森证明了,当p=2,3,5,7,13,17,19,31时,对应的8个梅森数都是质数。由此猜想,在梅森数中出现质数的机会可能比较多。人们要寻找更大的新质数,往往就到梅森数里去淘金。在1903年科尔报告之前,当时的数学家们还指望267-1可能被确定是一个大的质数。科尔通过板演,告诉他的同行们,267-1不是质数,是一个有21位的合数,不必再为它耗费时间做大量计算了。科尔还具体求出这个大合数的两个质因数,其中一个是9位数,另一个是12位数。当时还没有电子计算器,更没有电子计算机,要靠手算得出这样的结果,非常不容易。这一进展当然会赢来热烈鼓掌。

科尔为了得到他所报告的结果,用去了三年中所有星期天的时间。

现在电了计算机已经普及,计算起来就方便得多了。在一台486微机上,利用数学软件,计算267-1只需要不到1秒钟的时间;再把所得的21位数分解成质因数的乘积,也不过花费35秒左右。

利用电子计算机可以方便地判断一个不太大的整数是质数还是合数。 现在寻找人们暂时还不知道的更大的新质数,也都利用电子计算机,不过因

为计算量太大太大,需要设计一套特殊方法。 如果一个梅森数是质数,就叫做梅森质数。通常打破大质数纪录的都是梅森数。

1985年发现的大质数是第30个梅森质数,有65050位数字。这个纪录在7年后被刷新,1992年发现了第31个梅森质数,有227832 位数字。 1994年发现了第32个梅森质数,有258716位数字。

1996年发现了第33个梅森质数,有378632位数字,它是21257787-1。 梅森数除去对寻找大质数有特殊贡献而外,在编码中也有实际应用。 算呀算呀,算出一个结果。

8.数学故事:沙和尚去西天取经

在中国古典神话小说《西游记》里,说到唐僧和他的徒弟孙悟空、猪八戒、沙和尚去西天取经,在平顶山莲花洞消灭了想吃唐僧肉的妖怪金角大王和银角大王。然后师徒们继续赶路,又遇上一座巍峨险峻的大山。一面赶路,一面观景,不觉天色已晚。

《西游记》是明代吴承恩著的,问世已有400多年。按照我们现在数学里的习惯,用阿拉伯数字把诗中的各个数写出来,顺次排成一串,成为 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

现在做一个数学小游戏:用上面写出的十个数,不打乱顺序,添加适当的数学符号,组成十个算式,使计算结果分别等于10、9、8、7、6、5、 4、3、2、1。

要组成其中任意一个算式,是很容易的。要组成全套十个,就要动动脑筋。如果再使组成十个算式的手法有变化,就更有趣了。 可以组成很多满足条件的算式,下面是其中的一组。 10+9-8-7+6+5-4-3+2×1=10;

(10+98+76)×5÷4÷(3+2)+1=9; (10+9+8-7)×6÷5÷4+3-2+1=8; (109-87)÷(6+5)+4+3-2×1=7; (10+9+8-7-6)×5-43-21=6;

(10+9+8+7+6)÷5-4÷(3-2)+1=5; 10×9-87+65-43-21=4;

(109-8+7)÷6-54÷3+2+1=3; (109+87-6)÷5-4-32×1=2; (10×9-87)÷(6×54-321)=1。 故事发展到这里,小说中写道:

……师徒们玩着山景,信步行时,早不觉红轮西坠。正是: 十里长亭无客走,九重天上观星辰。 八河船只皆收港,七千州县尽关门。 六宫五府回官宰,四海三江罢钓纶。 两座楼头钟鼓响,一轮明月满乾坤。

这首诗从十、九、八、七,说到六、五、四、三、两、一,星月点缀夜色,收工了,下班了,关门了,路上没人了,取经赶路的也该找个地方休息了。

为了取经,跋山涉水已经苦不堪言,降妖伏魔更是险象环生,害得猪八戒想回家,唐僧心里直打鼓。幸好有孙悟空不断给一行人鼓劲,看看沿途深山老林幽静风光,放松放松。小说里这首写景诗,也正是在紧张情节中夹进一点轻松花絮,稍稍缓一口气。诗中嵌进全部十个数字,而且从大往小,倒过来数,成为别具一格的“倒数诗”,更增加了趣味。

9.

某日,饭店里来了三对客人:一对父子,一对母女,还有一对夫妇。他们开了三个标准间,门口分别挂上了带有00,++,0+标记的牌子,以免互相进错房间。但是爱开玩笑的饭店服务员,却将牌子巧妙地调换了位置,弄的房间里人和牌子全都对不上号。 在这种情况下,据说只要敲一个房间的门,听到里面的一声回答,就能全部搞清各自的房间。请问,应敲哪个房间?

10. 卖水果的狐狸波利在给顾客称水果时总缺斤短两,人家找来后他还不承认错误,熊猫菲菲打算惩治他一下。这一天他来狐狸波利这儿买香蕉。 “ 香蕉一元钱一斤,您买多少啊? ” 波利很热情。

“ 我们要开个生日晚会,打算买一百斤,不过得麻烦您把它们全部剥好,我给您每斤香蕉皮 5 角钱,每斤香蕉肉 5 角钱,行吗? ”

狐狸波利想: 5 角钱加上 5 角钱,还是每斤一元钱。便爽快地答应了。他连忙把这一百斤香蕉全部剥好,皮与肉分开称好斤数。

熊猫菲菲迅速地把钱付了,可是狐狸波利盯着自己的钱,总感觉有问题,却又不知问题出在哪里?

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