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战“疫”中的数学阅读辅导(84)
华应龙
(北京第二实验小学)
一个人的精神发育史,就是一个人的阅读史;而一个民族的精神境界,在很大程度上取决于全民族的阅读水平。作为新时代的少年儿童,要多阅读经典著作。中国古代数学文化源远流长,博大精深,灿烂辉煌。中国古代的数学成就甚大,在世界科技史上占有重要的地位。今天,我们团队的陈军老师为大家推荐中国古代的数学巨著《九章算术》。相信阅读这本书,会让你穿越到中国古代的数学时空,感受到那时候数学与生活的密切联系,感悟到中国古代数学家的智慧,更会激发你主动去传承和弘扬中国古代数学文化的欲望。陈军老师,“华应龙名师工作室”核心成员,清华大学附属小学昌平学校副校长、副书记。北京市特级教师,江苏省特级教师。致力于让儿童体验“数学好玩·玩好数学·好玩数学”的教学研究与实践。先后赴全国二十多个省市作学习成长交流。
——《九章算术》阅读推荐
陈 军
(清华大学附属小学昌平学校)
同学们,今天我推荐的数学阅读书目是《九章算术》。它与《几何原本》(古希腊欧几里得著)并列为世界两大数学体系的代表。由西汉张苍等辑撰,距今有1800多年历史。唐宋时期,就由国家明令规定为教科书,也是世界上最早的印刷本数学书。后世的数学家,大都是从《九章算术》开始学习和研究数学。《九章算术》汇总中国先秦至汉代的所有数学成就,有九章,共收集算术、代数、几何等诸多领域246个数学问题,每题都由问、答、术三部分组成,由浅入深、由简至繁。这些问题与人们的实际生活紧密相联,是当时世界上最简练有效的应用数学,与现代科学主流思想非常吻合,充分体现中国人的数学观和生活观。一个有趣的故事:1953年,钱三强(原子核物理学家)带领中国科学院华罗庚(数学家)、赵九章(大气物理学家)等十余人出国考察。途中闲暇,为增乐趣,华罗庚出一上联:三强韩赵魏。众人都对不上,他自对下联:九章勾股弦。此联一语双关,数字相对,平仄相应,古今相连,堪称绝妙佳联。上联的“三强”,既指钱三强,又指春秋战国时韩、赵、魏三个强国;下联的“九章”,既指赵九章,又指《九章算术》书中描述中国古代数学家首次发现的勾股定理,即一个直角三角形三条边分别称为“勾、股、弦”,则有“勾²+股²=弦²”,如“3²+4²=5²”,又叫“勾三股四弦五”。其实,这本书中还有很多世界第一,如最早系统叙述分数运算,盈不足问题,负数及其加减运算法则等。读一读,看书中还记载了哪些?近年来,高考数学中新增数学文化的考核内容。《九章算术》《周髀算经》《数书九章》《孙子算经》等中国古代的数学经典的内容悄悄进入高考题。如2015年高考数学全国卷第6题:
《九章算术》是我国古代内容极为丰富的数学名著,书中有如下问题:“今有委米依垣内角,下周八尺,高五尺。问:积及为米几何?”
意思是说:“在屋内墙角处堆放米,米堆为一个圆锥的四分之一,米堆底部的弧长为8尺,米堆的高为5尺,问米堆的体积和堆放的米各为多少?”已知1斛米的体积约为1.62立方尺,圆周率约为3,估算出堆放的米约有( )。
A. 14斛 B. 22斛 C. 36斛 D. 66斛
这题虽说是高考题,其实,难度并不大。只要把文言文翻译成现代文,将题目读明白,用小学六年级学到的数学知识足以解决。你有勇气挑战一下吗?此处你可以暂停阅读后面的内容,小试一下牛刀,祝愿你能挑战成功!这题是《九章算术》第五卷《商功》第25题。米堆底部的弧长为8尺,用扩倍法思考,想象一下,如果有4个这样的米堆,刚好可以堆成一个圆锥体。圆锥的底面周长就是8×4=32尺,即2×π×r=32,2×3×r=32,r=16/3尺。米堆体积=圆锥体积×1/4=1/3×πr²×5×1/4=1/3×3×(16/3)²×5×1/4=320/9≈35.56立方尺。由1斛米的体积约为1.62立方尺,就可求出米堆的斛数35.56÷1.62≈22斛。小学数学课本中的平行四边形、三角形、梯形、圆面积公式的推导中都运用“割补法”进行转化。《九章算术》中早有记载,不过,名称叫“出入相补”,刘徽称之为“以盈补虚”。一位同学用了“割补法”,将一个8×8的正方形(左图),割补后拼成一个长方形(右图)。可是他观察发现,正方形面积=8×8=64,长方形面积=13×5=65,怎么会多出一个小正方形呢?到底是为什么呢?你能发现背后的数学秘密吗?
其实,将正方形“割”成四块后,“补”成的长方形,对角线并不是一条直线,中间是不重合的,存在空隙。多出来的面积1就是这个空隙。当我们把图片放大,就能清晰地看到这个缝隙。因此,在应用“割补法”时,既要“割”的得法,还要“补”的合理。否则就会得出不正确的结论。你发现这个秘密了吗?
习近平爷爷说,要坚定文化自信!同学们,让我们走进历史悠久的中国古代数学文化,在阅读中感悟理解,在实践中传承弘扬,用智慧去创造中国数学明天的辉煌!