华应龙 吴建成 ‖ 有趣的数学在这里
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战“疫”中的数学阅读辅导(31)
华应龙
(北京第二实验小学)
同学们,数学就在我们的身边,她无处不在,就像著名数学家华罗庚教授说的那样:“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之变,生物之谜,日用之繁,无处不用数学。”
面对这位与我们朝夕相处的“老朋友”。你了解她吗?
今天,我们团队的吴建成老师为大家推荐的,是由电子工业出版社出版的《数学在哪里》。
------《数学在哪里》阅读推荐
吴建成
(北京市东城区府学胡同小学)
同学们,如果问你一个问题:“你爱读书吗?”相信你会不假思索地回答:当然!但如果在“书”的前面加上“数学”二字,这个概率估计就会下降很多了。
是呀!不知道从什么时候开始,数学被悄悄冠上了“枯燥”、“乏味”、“无趣”和“困难”等诸多的头衔。但真的是这样吗?
今天我将向大家介绍一套丛书《数学在哪里》。相信,读完后,你对数学的印象会有所改变!
是不是已经迫不及待了?那就让我们翻开书角,先窥上一眼吧!
统计之趣—— “1名数学家等于10个师”
如果说数学可以帮助人们进行重大的决策,在瞬息万变的战场上“1名数学家可以等于10个师”,这种“奇迹”你相信吗?
在第二次世界大战中,盟军为了和德国法西斯作战,大量军需用品要穿过大西洋运送到各个战场。负责运送物资的英美船队常常受到德国潜艇的袭击,损失惨重。一时间,海上运输成了令盟军头疼的问题。
为此,美国海军将领专门请教了几位数学家。数学家运用概率论分析后发现,运输船队与敌军潜艇相遇是一个随机事件,即船队是否被袭击,取决于航行过程中是否与敌潜艇相遇,而与敌潜艇相遇有可能发生,也有可能不发生。
从数学角度来看这一问题,它具有一定的规律。
首先,一定数量的船只,编队规模越小,批次就越多。而批次越多,与敌潜艇相遇的概率就越大。
其次,一旦与敌潜艇相遇,舰队的规模越小,每艘船被击中的可能性就越大。
假如运输船为100艘,按每队20艘船编队,就要编成5队;而按每队10艘船编队,就要编成10队。两种编队方式与敌潜艇相遇的可能性之比为5:10,即1:2。
假设每次遭到敌潜艇袭击损失5艘运输船,那么,上述两种编队方式中每艘船被击中的可能性之比为
两者结合起来看,两种编队方式中每艘运输船与敌潜艇相遇并被击沉的可能性之比为1:4。这说明,100艘运输船,编成5队比编成10队的危险性小。
就这样,美国海军接受了数学家的建议,改进了运输船由各个港口分散起航的做法,结果奇迹出现了,舰队遭袭击被击沉的概率由原来的25%降低为1%,大大减小了损失,保证了战略物资的及时供应。
看,军事斗争中也有数学的身影,多么有趣的数学故事呀!数学改变了决策,而合理决策创造了奇迹!
几何之趣——“老鼠能通过吗?”
同学们,你们有没有先过这样也个问题:假定把一条铁丝捆到赤道上,然后把这条铁丝放长l米,请你想一想,松下来的铁丝和地球之间能不能让一只老鼠穿过呢?
要知道,地球可以近似地看作一个球,赤道就是一个圆。地球的半径约为6400千米,赤道的长约为40000000米。
看到这些数据也许有人会说:“与40000000米相比,1米简直是微不足道,这地球与铁丝的间隙肯定会比一根头发还要细小!”
如果是这样认为的话,那你就错了!不信吗?我们用数学的方法分析一下:
我们把地球的半径设为R米,赤道的长就是2πR米,那么把这条铁丝加长1米后(与赤道是同心圆),铁丝与地球之间的间隙是:
怎么样,想不到吧!这个间隙竟有0.16米宽。难怪前苏联著名科普作家别莱利曼说:“不仅是老鼠,甚至一只猫也可以穿过去。”
有趣的是,这个结果是与圆周率π有关的一个数,与地球的半径没有任何关系(我们把地球半径设为R米,而没有让6400千米参与运算,原因也在此)。因此,如果在任意的一个球形物体上绕一条铁丝,再把铁丝加长1米的话,铁丝与球形物体的间隙总是
看,奇思妙想也可以用数学诠释,多么有趣的数学故事呀!数学改变了感性认知,因转换方式创造了奇迹!
数论之趣——“韩信点兵”
作为拥有5000年灿烂文化的文明古国,我们的祖先同样与数学碰撞出了朵朵思维的火花。
相传,秦朝末年,楚汉相争。
一次,汉军元帅韩信带领1500名将士与楚王大将李锋交战。苦战一场,楚军不敌,败退回营,汉军也死伤四五百人,于是韩信整顿兵马也返回大营。
当行至一山坡,忽有后军来报,说有楚军骑兵追来。只见远方尘土飞扬,杀声震天。汉军本来已十分疲惫,听闻楚军骤然杀至,顿起怯战之心。韩信引马来到坡顶,见来敌不足五百骑,便急速点兵迎敌。
他命令士兵3人一排,结果多出2名;接着命令士兵5人一排,结果多出3名;他又命令士兵7人一排,结果又多出2名。
韩信马上向将士们宣布:我军有1073名勇士,敌人不足五百,我们居高临下,以众击寡,一定能打败敌人。
汉军军官马上计数,发现人数正好,分毫不差。将士们本来就信服自己的统帅,这一来更相信韩信是“神仙下凡”、“神机妙算”。于是士气大振,一时间旌旗摇动,鼓声喧天,一鼓而胜。
韩信综合考虑了因数、倍数和余数的关系,推理获得了准确的数据。这就是被后人称为“中国剩余定理”的历史命题。受故事和内容和出处影响也称“韩信点兵”问题和“孙子定理”。全国著名数学特级教师华应龙老师就曾经执教过这节同名经典数学课,有兴趣的同学们也可以在网上搜索、观摩。
看,征战杀伐也可以用数学规划,多么有趣的数学故事呀!数学改变了原有认知,而逻辑的推理创造了奇迹!
……
合上书角,兴味犹存!在这里暂且点到为止,不再赘述。实在不是因为偷懒,而是因为书中的精彩故事确是太多,与教材知识点相关的数学游戏、数学智慧、数学美学、数学趣题、数学故事、数学杂谈……虽精挑细选,也取舍艰难!还是把这“蚌中取珠”的幸福过程留给同学们吧!
在阅读的过程中除了“数学之趣”,或许你还能感受到“数学之美”、“数学之用”、“数学之理”等学科内涵呢!
亲爱的同学们,读过这套书后,你再来回答文章最初的问题:“爱读数学书吗?”
你的答案又是怎样的呢?
※ 心到功自成
※ 战疫3:在停停走走中流连忘返
※ 战疫4:请打开生活这本书
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