看著不足0.05平米的書,用思維感知數學3000年的美《數學奇觀》

如果您是一個小學生、初中生,對數學還沒有完全喪失信心;

如果您是教師,想豐富自己的課堂氛圍及知識性;

如果您家裡有“混世魔王”要輔導,而您也想學習數學……

那麼這本書非常適合,它集基礎性、娛樂性、趣味性於一身,翻譯也比較到位,淺顯易懂……

01

《數學奇觀》

這是我很久之前讀過的一本書,今天拿來和大家一起分享。

【作者簡介】:阿爾弗雷德·S·波撒門蒂是紐約大學城市學院下屬教育學院的院長和數學教育教授。他為教師和中學生們撰寫和合著了很多數學書籍。他所鍾愛的是哪些能充實年輕人學習經歷的主題,其中包括數學題的解答,以及介紹能展示數學之美的不常見主題。

說起我對數學的認知,一個詞可以概況——可怕!

沒錯,初中階段的我是個十足的“數學文盲”,對於代數可以說是一竅不通,更別提方程了!考試分數低至30幾分的有之!

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我想很多小夥伴們有和我一樣的經歷,那段時光絕對是黑暗的,上學對我來說簡直是折磨。不過這一切放在心裡就好,可千萬別當著孩子的面說:“你數學不好是正常的,我當年就沒有考過及格過……”

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負面的情緒總會比正面的情緒對人的影響大,這點心理學家已經有了研究。我想我們還是應該多給孩子們展示數學美的地方,有用處的地方,讓他們從心底裡接受這個“有點討厭”的學科。


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我對數學認知的改變始於一本雜誌,當然不是這一本。我記得是當時沒有太多學生願意看的雜誌《中學生數理化》。


裡面介紹了一個摺紙折出珠峰高度的文章。這個數學事實在今天相信很多初中生甚至小學生都知道了,20年前的學生是很少有人知道的。


得知這個真相後我既興奮又覺得惶恐,興奮的是原來數學可以這樣玩,惶恐的是自己還能不能將它學好?


這個疑問相信很多小夥伴們應該知道答案了,不然我現在不可能還喜歡著數學。

02

在我的理解裡,如果一個人對某件事情感興趣,那一定是見到她美了,被她所吸引了!

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數學是美的!

數學之美不但體現在擁有漂亮的結論和完美的證明上,還有豐富的幾何圖形及巧妙的構思。而同樣的,有一些尚未解決的數學問題也同樣讓人為其傾倒。

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數之美


我們的數系擴展到現在,有很多內在的聯繫以及特徵。

單屬於質數的猜想已經浩如煙海……

此處已經不需要任何的語言來表述,只需要看書中羅列出來的近50頁的實例。


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奇思妙想學代數


我們的小學教科書中有很多總結性的結論

比如:

一個正整數何時能被3或9或11等整除,可是具體的原因並沒有給出,而其原因在今後的學習中,如果沒有教師介紹的話,主動去探究其原因的同學寥寥無幾,而我們的教材上並沒有這方面的說明。


師者,傳道受業解惑。

解惑這一點我們在小學階段做得還不是很到位,大多數被動的接受,而如果學生提出疑問時,最怕聽到的是“記住就行了!問那麼多幹嘛?”

這一點的確需要我們思考。


之前我寫過一篇關於3、9、11倍數特點的由來,本書上也有介紹,

3、9的倍數特點(二者是相通的)

考慮一個數N為: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的一個倍數。

這意味著,只要a+b+c+d+e能被3(9)整除,則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的一個倍數。

這意味著,只要a-b+c-d+e能被11整除,則N一定也可以。

看著不足0.05平米的書,用思維感知數學3000年的美《數學奇觀》


俄羅斯農民這樣計算乘法


看著不足0.05平米的書,用思維感知數學3000年的美《數學奇觀》


想知道怎麼回事嗎?來看書吧……


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錯也有用


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?處應該填多少呢?

看著不足0.05平米的書,用思維感知數學3000年的美《數學奇觀》


錯誤的約分方法得到的確實正確答案,到這裡數學家就滿足了嗎?

不是,他們一定要弄懂什麼樣的數滿足。

於是,構造一個分數:

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分子分母“約”去a後,結果是x/y,

這樣我們就得到:

看著不足0.05平米的書,用思維感知數學3000年的美《數學奇觀》


化簡得到:

看著不足0.05平米的書,用思維感知數學3000年的美《數學奇觀》


我們發現,此時的x、y、a都必須是整數,且必須是一位數。

通過窮舉法可以得到 y 有4個整數值,分別是上面的四個。


兩位數符合這樣規律的只有這幾個,那麼多位數呢?

感興趣的小夥伴可以自行思考或在書中尋找答案……

在這本書中,您會得到下面問題的答案。

您聽說過棄九法嗎?

平均值平均嗎?

投資一筆錢,什麼時候能翻倍呢?

不用計算器,有什麼好辦法求算術平方根嗎?

……

03

面對出人意料的題目,怎麼解決?


數學教學中最經得起時間考驗的,也許就是解題任務了。教科書中的習題往往對理解概念是一個比較狹隘的過程。

面對下列問題時往往會力不從心。

我們有兩瓶容量一樣的墨水,一瓶紅色另一瓶藍色。先從紅色裡取出10ml放入藍色裡,混合均勻後取出10ml放回紅色裡,那麼,是紅顏色裡的藍墨水多還是藍墨水裡的紅墨水多?


這個題目可以從極限角度考慮,比如取出的是0 ml,那麼兩瓶墨水的容量沒有任何變化;比如取出的是全部,那麼混合之後再倒出,每瓶中各含50%的紅墨水和藍墨水;答案是一樣多。

04


精妙絕倫的圖形

我們按下面的步驟作圖:

1. 分別以A、B為圓心畫出兩個圓,交於點N和點Q;

2. 然後以點Q為圓心畫圓,分別交圓A和圓B於點R和點S;

3. 線段QN與圓Q相交於點P;

4. 直線SP和RP分別與圓A和圓B交於點E和點C;

5. 分別以點E和C為圓心,AB為半徑畫出兩個圓,交於點D;

6. 作多邊形ABCDE,然後觀察形狀。

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是不是覺得它是個正五邊形呢?

事實上,∠ABC大了約22/66°,∠ABC不是108°,而是大約108.366……°

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勾股定理的370種證法

除了教科書上的勾股定理的證法(畢達哥拉斯證法、趙爽弦圖證法、總統證法……),還有很多種證法,數學家盧米斯撰寫一本書,其中彙集了370種證法,儘管出版後又發現了很多新的證法,但不失為一本好書。書名為《畢達哥拉斯命題》。

本書也給出了一個證法:(也非常好理解)

用到的是圓內相交弦定理

看著不足0.05平米的書,用思維感知數學3000年的美《數學奇觀》


結論:p·q=r·s;

當圓內兩條弦垂直時,

看著不足0.05平米的書,用思維感知數學3000年的美《數學奇觀》


如圖所示,可得:(c+b)(c-b)=a^2,

化簡得:c^2=b^2+a^2.

為什麼抽獎是公平的?

站在哪裡可以向南走1 公里、再向東走 1公里,再向北走 1公里,最後仍回到起點?

帕斯卡三角形中有什麼秘密?

飛機在無風和有風往返航行中所用時間會一樣嗎?

50人中有2個人生日在同一天的概率是多少?超過50%了嗎?

……

上面僅僅是本書的一小部分問題,認真讀書,你就能找到答案,當然,作者更希望大家看到問題時能自己先想想,是否能找到答案?

05


趣味性:★★★★

可讀性:小學生 ★★★★

中學生 ★★★★★

教師(家長)★★★★★

看到這本書後,如果您是學生,會感到數學的美妙;

如果您是教師,能給您一些令人耳目一新的、能激發興趣的理念代入常規的課堂教學之中;

如果您是家長,能帶給您不一樣的數學體驗……

往期書評:

每天做300道數學題,不如花3分鐘時間來思考【評《思考的樂趣》】

END

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