看着不足0.05平米的书,用思维感知数学3000年的美【读《数学奇观》】

如果您是一个小学生、初中生,对数学还没有完全丧失信心;

如果您是教师,想丰富自己的课堂氛围及知识性;

如果您家里有“混世魔王”要辅导,而您也想学习数学……

那么这本书非常适合,它集基础性、娱乐性、趣味性于一身,翻译也比较到位,浅显易懂……

01

《数学奇观》

这是我很久之前读过的一本书,今天拿来和大家一起分享。

【作者简介】:阿尔弗雷德·S·波撒门蒂是纽约大学城市学院下属教育学院的院长和数学教育教授。他为教师和中学生们撰写和合著了很多数学书籍。他所钟爱的是哪些能充实年轻人学习经历的主题,其中包括数学题的解答,以及介绍能展示数学之美的不常见主题。

说起我对数学的认知,一个词可以概况——可怕!

没错,初中阶段的我是个十足的“数学文盲”,对于代数可以说是一窍不通,更别提方程了!考试分数低至30几分的有之!

我想很多小伙伴们有和我一样的经历,那段时光绝对是黑暗的,上学对我来说简直是折磨。不过这一切放在心里就好,可千万别当着孩子的面说:“你数学不好是正常的,我当年就没有考过及格过……”

负面的情绪总会比正面的情绪对人的影响大,这点心理学家已经有了研究。我想我们还是应该多给孩子们展示数学美的地方,有用处的地方,让他们从心底里接受这个“有点讨厌”的学科。


我对数学认知的改变始于一本杂志,当然不是这一本。我记得是当时没有太多学生愿意看的杂志《中学生数理化》。


里面介绍了一个折纸折出珠峰高度的文章。这个数学事实在今天相信很多初中生甚至小学生都知道了,20年前的学生是很少有人知道的。


得知这个真相后我既兴奋又觉得惶恐,兴奋的是原来数学可以这样玩,惶恐的是自己还能不能将它学好?


这个疑问相信很多小伙伴们应该知道答案了,不然我现在不可能还喜欢着数学。

02

在我的理解里,如果一个人对某件事情感兴趣,那一定是见到她美了,被她所吸引了!

数学是美的!

数学之美不但体现在拥有漂亮的结论和完美的证明上,还有丰富的几何图形及巧妙的构思。而同样的,有一些尚未解决的数学问题也同样让人为其倾倒。

数之美

我们的数系扩展到现在,有很多内在的联系以及特征。

单属于质数的猜想已经浩如烟海……

此处已经不需要任何的语言来表述,只需要看书中罗列出来的近50页的实例。



 奇思妙想学代数

我们的小学教科书中有很多总结性的结论

比如:

一个正整数何时能被3或9或11等整除,可是具体的原因并没有给出,而其原因在今后的学习中,如果没有教师介绍的话,主动去探究其原因的同学寥寥无几,而我们的教材上并没有这方面的说明。


师者,传道受业解惑。

解惑这一点我们在小学阶段做得还不是很到位,大多数被动的接受,而如果学生提出疑问时,最怕听到的是“记住就行了!问那么多干嘛?”

这一点的确需要我们思考。


之前我写过一篇关于3、9、11倍数特点的由来,本书上也有介绍,

3、9的倍数特点(二者是相通的)

考虑一个数N为:abcde,

N=10^4·a+10^3·b+10^2·c+10d+e

=(9+1)^4·a+(9+1)^3·b+(9+1)^2·c+(9+1)d+e

=(9M+1)a+(9M+1)b+(9M+1)c+(9M+1)d+e

=9M(a+b+c+d)+a+b+c+d+e,

其中M表示9的一个倍数。

这意味着,只要a+b+c+d+e能被3(9)整除,则N一定也可以。

N=10^4·a+10^3·b+10^2·c+10d+e

=(11-1)^4·a+(11-1)^3·b+(11-1)^2·c+(11-1)d+e

=(11M+1)a+(11M-1)b+(11M+1)c+(11M-1)d+e

=11M(a+b+c+d)+a-b+c-d+e,

其中M表示11的一个倍数。

这意味着,只要a-b+c-d+e能被11整除,则N一定也可以。

俄罗斯农民这样计算乘法

想知道怎么回事吗?来看书吧……


错也有用


?处应该填多少呢?

错误的约分方法得到的确实正确答案,到这里数学家就满足了吗?

不是,他们一定要弄懂什么样的数满足。

于是,构造一个分数:

分子分母“约”去a后,结果是x/y,

这样我们就得到:

 化简得到:

我们发现,此时的x、y、a都必须是整数,且必须是一位数。

通过穷举法可以得到 y 有4个整数值,分别是上面的四个。


两位数符合这样规律的只有这几个,那么多位数呢?

感兴趣的小伙伴可以自行思考或在书中寻找答案……

在这本书中,您会得到下面问题的答案。

您听说过弃九法吗?

平均值平均吗?

投资一笔钱,什么时候能翻倍呢?

不用计算器,有什么好办法求算术平方根吗?

……

03

面对出人意料的题目,怎么解决?


数学教学中最经得起时间考验的,也许就是解题任务了。教科书中的习题往往对理解概念是一个比较狭隘的过程。

面对下列问题时往往会力不从心。

我们有两瓶容量一样的墨水,一瓶红色另一瓶蓝色。先从红色里取出10ml放入蓝色里,混合均匀后取出10ml放回红色里,那么,是红颜色里的蓝墨水多还是蓝墨水里的红墨水多?


这个题目可以从极限角度考虑,比如取出的是0 ml,那么两瓶墨水的容量没有任何变化;比如取出的是全部,那么混合之后再倒出,每瓶中各含50%的红墨水和蓝墨水;答案是一样多。

04


精妙绝伦的图形

我们按下面的步骤作图:

1. 分别以A、B为圆心画出两个圆,交于点N和点Q;

2. 然后以点Q为圆心画圆,分别交圆A和圆B于点R和点S;

3. 线段QN与圆Q相交于点P;

4. 直线SP和RP分别与圆A和圆B交于点E和点C;

5. 分别以点E和C为圆心,AB为半径画出两个圆,交于点D;

6. 作多边形ABCDE,然后观察形状。

是不是觉得它是个正五边形呢?

事实上,∠ABC大了约22/66°,∠ABC不是108°,而是大约108.366……°

勾股定理的370种证法

除了教科书上的勾股定理的证法(毕达哥拉斯证法、赵爽弦图证法、总统证法……),还有很多种证法,数学家卢米斯撰写一本书,其中汇集了370种证法,尽管出版后又发现了很多新的证法,但不失为一本好书。书名为《毕达哥拉斯命题》。

本书也给出了一个证法:(也非常好理解)

用到的是圆内相交弦定理

结论:p·q=r·s;

当圆内两条弦垂直时,

如图所示,可得:(c+b)(c-b)=a^2,

化简得:c^2=b^2+a^2.

为什么抽奖是公平的?

站在哪里可以向南走1 公里、再向东走 1公里,再向北走 1公里,最后仍回到起点?

帕斯卡三角形中有什么秘密?

飞机在无风和有风往返航行中所用时间会一样吗?

50人中有2个人生日在同一天的概率是多少?超过50%了吗?

……

上面仅仅是本书的一小部分问题,认真读书,你就能找到答案,当然,作者更希望大家看到问题时能自己先想想,是否能找到答案?

05


趣味性:★★★★

可读性:小学生             ★★★★

              中学生           ★★★★★

              教师(家长)★★★★★

看到这本书后,如果您是学生,会感到数学的美妙;

如果您是教师,能给您一些令人耳目一新的、能激发兴趣的理念代入常规的课堂教学之中;

如果您是家长,能带给您不一样的数学体验……

END

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