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谜语:‚无处不在,到处可见‛
谜底:空气(数学)
1.赛场上的记分牌、考卷成绩、身高、年龄、体重;
2.各种形状,长长、圆圆、弯弯曲曲、方方正正;
3.垂直、对称、成比例、有顺序;
4.加、减、乘、除、乘方、开方、指数与幂;
5.代表顺利的、吉祥的、破碎的、永无止境的数;
6.传奇人物:
圆周率精确到小数点后七位数字的祖冲之;
攀登数学高峰、摘取数学皇冠明珠的陈景润;
7.国王赏麦、爱因斯坦记数、李白斟酒、岳家军点兵、国王择臣、
武松数念珠等故事。
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◆‚6‛----备受宠爱的数字
1.它属于美神维纳斯,象征美满的婚姻;
2.宇宙之所以完美,是因为上帝创造它花了6天时间;
3.它的因数有4个:1、2、3、6,除6外其它三个都是它的真因数,
把1、2、3加起来正好等于6;
所以它是一个完全数;还有28;
一万到四千万之间完全数不过5个。到1952年发现的完全数共
有12个。
◆黄金分割----最均匀美丽的比例
1:1.618
1.人的肚脐是人体总长的黄金分割点;
人的膝盖是人体肚脐到脚跟的黄金分割点;
2.名画—‚拾穗者‛的构图。
◆‚+、-、×、÷、=‛
公元1489年,德国人威德曼用‚+‛、‚-‛表示加减运算;
1631年,英国人威廉〃奥特用‚×‛表示乘法;
1630年,英国人约翰比尔发明‚÷‛;
雷科德发明‚=‛
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◆圆周率的故事
1.祖冲之、七位、世界第一,保持了一千年;
‚历史上一个国家所算得的圆周率的准确程度可以作为衡量这
个国家当时数学发展水平的一个标志‛
2.1427年,阿拉伯数学家阿尔〃卡西、16位;
1596年,荷兰数学家卢道夫、35位;
1990年,计算机4.8亿位;
2002年12月6日,东京大学,12411亿位。
◆‚0‛
罗马数字没有0;
五世纪时,‚0‛从东方传到罗马,当时教皇非常保守,认为罗马
数字可以用来记任何数目,已足够用,就禁止用‚0‛,一位罗马
学者的手册介绍了0和0的一些用法,教皇发现后,对它施以酷
刑。
◆以‚规‛、‚矩‛度天下之方圆
山东省嘉祥县一座古建筑石室造像中,有两位古代神化中我们远
古祖先的形象,一位是伏羲,一位是女娲。
伏羲手中物体就是规,与圆规相似;
女娲手中物体叫矩,呈直角拐尺形。
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◆‚几何学‛
原意:‚土地丈量‛
1.五千多年前,古埃及尼罗河每年都要泛滥洪水,淹没农田,洪
水带来的泥土覆盖在田地上,使田界无法辨认,当洪水退后,要
重新丈量土地,于是产生了最早的几何学;
2.几何学:根据许多定义和公理,思考为什么,并一一证明出定
理的一门学问。
◆任何人的生日数字连起来,如1879年3月14日,写成1879314重
新排列,任意构成一个不同数(如3714819),用大数减去小数,得
一差,把差中各数加起来,如果是两位数,再加起来,最后结果是
9。
◆国王赏麦
印度传说:舍罕王打算奖赏国际象棋的发明人—本国宰相,宰相
就对国王说:‚陛下,请您在这张棋盘的第一个小格里赏给我一
粒麦子,第二个小格里两粒麦子,第三个格里四粒麦子,以后每
小格赏给的比前一格多一倍,六十四格放满了,也就是我要的奖
赏了‛。国王以为很简单,可结果发现把全印度,甚至全世界的
麦子拿来也供应不了宰相的要求。
2+2+2+……+2=2-1=18446744(粒)
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◆‚负数‛
最早认识和应用负数的国家----中国
2000年前,《九章算术》中,以卖出粮食的数目为正(可收钱)、
买入粮食的数目为负(要付钱)的入仓为正、出仓为负的思想。
这些思想西方比中国晚八九百年。
◆罗马数字:
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、XX、XXX、
XL、L、LX、LXX、LXXX、XC、
C、M
中国数字:
一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、二十、三十、
四十、五十、六十、七十、八十、九十、
百、千
◆整数和偶数一样多----一一对应
如:-5与-10、-4与-8、1与2,反之4与2、-100与-50
◆小数是中国人首先发明和使用的。
◆古印度人对数学的贡献被称为佛掌上的‚明珠‛。
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◆‚破碎数‛----分数
1.七世纪,有个数学家曾算出一道八个分数相加的题,被认为干
了一件了不起的大事;
2.很长一段时间,欧洲数学家编写课本时,都把分数运算单独叙
述,许多学生遇到分数后就会心灰意懒,不愿学习了;
3.德国人到现在为止,形容某人陷入困境,还常引用一句古老的
谚语,说他‚掉进分数里去了‛;
4.十七世纪西方,在计算机3/5+7/8+9/10+12/20时,用8000作公分
母,而我国2000多年前已知道;
5.我国最早的数学著作,汉朝初《算数学》;
6.公元263年,刘徽《九章算术》中‚分数除法就是将除数的分
子、分母颠倒与被除数相乘‛;
欧洲1489年,才由维特曼提出相似法则,比刘徽晚1200多年。
◆
S=X-1+“(X-1)/4”-“(X-1)/100”+“(X-1)/400”+C
X: 公元的年数;
C: 从这一年元旦算起到这天为止(包括这一天)的日数;
“ ”:表示括号内取整数部分
求出的S,再用7除,恰能除尽,则这一天周日,余1,则这一
天周一,依此类推。
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◆‚百羊问题‛
一牧羊人赶羊,又一过路人牵一肥羊从后面跟了上来,问道:‚你
赶来的这群羊大概有一百只吧‛!牧羊人答:‚如果这群羊加上一
倍,再加上原来这群羊的一半,又加上原来这群羊的四分之一,
连你牵的这只肥羊也算进去,才刚好凑满一百只‛。问这群羊共
几只?
X+X+1/2X+1/4X+1=100
X=36
◆毕达哥拉斯定理
1.在直角三角形里,两条直角边的平方和一定等于斜边的平方。
2.相传毕达哥拉斯发现定理后高兴得不得了,宰了100头牛庆贺多
天,他认为,宇宙间的一切现象都可归结为整数或整数之比,除
此之外,就不再有别的东西了;
他的学生希伯斯算出边长为1的正方形对角线长度为√2, 而
√2既不是整数,也不是整数之比,他告诉了他的老师毕达哥拉
斯,毕达哥拉斯惊骇极了,他做梦也没有想到自己最得意的一项
发明竟招来一位神秘的“天外来客”,毕达哥拉斯无法解释这一现
象,又不敢承认√2是一个新的数,因为他的全部‚宇宙‛理论
都奠定在整数基础上,他下令封锁这一消息,不准希伯斯再谈论
√2,并且警告他说:不要忘记入学时立下的誓言。
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◆看谁的金币多
美国物理学家W〃纽科姆提出,至今未解决。
一个外星人来到地球,他叫欧米加,他可以准确地预言每一个人
在面临‚两个里挑一个‛时会选择哪一个。
他用两个箱子检验了许多人,箱子A是透明的,总是装100个金
币,箱子B是不透明的,它要么装10000个金币,要么空着。他
告诉每个受试者,有两种选择,一种是拿走两个箱子,可以获得
其中的东西,可是当我预计到你这样做时,我就让B空着,你只
能得100个金币;另一个选择是只拿一个箱子B,如果我预计到
你这样做时,我就放进箱子中10000个金币,你能全部得到它。
一个男孩子决定只拿B箱,理由是:每次他预计对了,凡拿两个
箱子的人只能得到100个金币,所以我只拿B箱,可得10000金币。
一个女孩子决定拿两个箱子,理由是:欧米加已经做完他的预言,
并且已经离开了,箱子不会变了,如果是空的,仍是空的,若有
则仍有,可得10100个金币,若B是空的,而她只拿了B箱,则
什么都没有,两个都拿了,至少可得100个金币,在这种情况下,
她拿两个箱子都比拿一个箱子多得100个金币。
◆若一个人每分钟能数100个数,每天数8小时,每周数5天,一
个月约数到100万,80年多一点的时间能数到10亿。
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◆丢番图的墓志铭
代数学之父的古希腊数学家丢番图的墓碑上刻着一首诗,既代表
他的生平,又是对他最好的纪念。
墓中
长眠着一个伟大的人物----丢番图
他一生的六分之一时光,是童年时代 14) (
又度过了十二分一岁月后,他满脸长出了胡须(21)
再过了七分之一年月时,举行了花烛盛典 33) (
婚后五年得一贵子 38) (
可是不幸的孩子
他仅仅活了父亲的半生时光
就离开了人间 80) (
从此作为父亲的丢番图
在悲伤中度过了四年后,结束了自己的一生 84) (
X=1/6X+1/12X+1/7X+5+1/2X+4
X=84
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◆蜜蜂的智慧
1.在数学上,若用正多边形去铺满整个平面,这样的正多边形只
能有三种,即正三角形、正方形、正六边形;
2.蜜蜂的蜂房由许多个正六棱柱状的蜂巢组成,蜂巢一个挨一个,
紧密排列着,中间没有一点空隙;
3.法国天文学家马拉尔第亲手测量了许多蜂巢,发现:每个正六
边形蜂巢的底都是由三个全等的菱形拼成的,而且每个菱形的钝
角都等于109°28′锐角为70°32′。
◆‚洛书‛
相传,在大禹治水年代,陕西的洛水常泛滥,所以每当洪水泛滥
的季节来临前,人们抬着猪羊去河边祭神,每一次等人们摆好祭
品,总有一个大乌龟从河中爬出来,慢吞吞绕祭品转一圈,大乌
龟走后,河水又照样泛滥,后来人们开始留心大乌龟,发现龟壳
有9大块,横数三行,竖数三行,每一块壳上都有几个小点点,
正好凑成从1到9的数字,可是谁也弄不懂什么意思,有一年,
大乌龟又爬上岸,忽然一个看热闹的小孩惊奇的叫了起来:‚多
有趣,这些小点点无论是横加、竖加、斜加算出来都是15‛。人
们想,河神大概是每样祭品都要15份,赶紧抬来15头猪、15头
羊,河水再也不泛滥了。乌龟壳上这些点点后来被称为‚洛书‛,
而像这样具有奇妙性质的图案叫‚幻方‛,‚洛书‛只是其中一种。
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◆数学黑洞‚西西弗斯串‛
1.在古希腊神话中,科林斯国王西西弗斯串被罚将一块巨石推到
一座山上,但无论他怎么努力,这块巨石总是在到达山顶之前滚
下来,于是他只好重新再推,永无休止。著名的西西弗斯串由此
得名。
2.任取一个数,如35962,数出这个数中的偶数个数、奇数个数及
所有数字个数分别为2(2个偶数)、3(3个奇数)、5(5位数),
用这三个数再任意组成一个数235,对235重复上述程序,就会
得123,将123再重复进行,仍得123,对这个程序和数的‚宇宙‛,
123就是一个数学黑洞,这就是数学黑洞‚西西弗斯串‛。
◆‚幻方‛
1.清朝,张潮构造出一个幻方--‚龟文聚六图‛,图中的24个数
起到了40个数的作用,使各6边形中诸数之和都等于75;
2.欧洲著名数学家欧拉由前64个自然数组成,每列或每行的和都
是260,而半列或半行的和又都等于130,最有趣的是这个幻方的
行列数正好与国际象棋棋盘相同,按马走‚日‛字规定,根据这
个幻方里数的排列顺序,马可以不重复地跳遍整个棋盘,所以这
个幻方叫‚马步幻方‛。
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◆数学的‚软工具‛
1.有一个两人游戏:桌上放一堆火柴,由两人轮流从这堆火柴里
每次取走1~3根,谁取走这堆火柴的最后一根,谁就是胜者。
若原先是1、2或3根火柴,谁先谁赢;
若原先是4根火柴,则后者赢。
因此,若某人能在取火柴后留下马根,就一定获胜,而若在取后
留下8、12、16、20……,也一定获胜,即每次取火柴后留下4N
根火柴,定会获胜。
2.象这样从个别的、简单的情况出发,通过实验推论得出结论,
然后再总结出一个一般性结论,这种方法叫归纳法,它称为逻辑
方法,也称为数学的‚软工具‛,同时也包括演绎法、综合法、
类比法、分析法等。
3.归纳法归纳出来的规律不一定成立
从前有一个地主,请先生教他儿子写字,先生教他临摹,写一划
教:‚这是一字‛,写两划又教‚这是二字‛,写三划告诉他‚这
是三字‛,地主儿子一看太简单,于是告诉父亲他已经全部学会,
可以辞退先生。一天地主请姓万的人喝酒,让儿子写帖,儿子从
早到晚都在写,仍没有写完,还抱怨要写一万个一划太累了。
这说明简单归纳会犯错。
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◆纪塔娜女神的智慧
在非洲流传一个古老的神话:一个酋长要分给纪塔娜女神一块土
地,这块土地可以用一张灰鼠皮围起来,酋长十分得意,他认为:
一张灰鼠皮本来就很小,用它能围出多大一块土地?
纪塔娜女神接过鼠皮后,把它剪成很细的皮条,连成一条长皮绳,
她用皮绳靠海岸线围成一块很大的半圆形土地,结果分得一块很
大的土地,酋长连呼吃亏。
◆奇怪的遗嘱
相传一位老人临终立下遗嘱,规定3个儿子可分掉他17头牛,
但规定老大得总数的1/2,老二得总数的1/3,老三得总数的1/9,
大家想半天仍未解决。
一天有个老农牵头牛经过,听说后,想了一会,说道:‚我把这
头牛借给你们,分完后再把这头牛还给我就行了‛。
结果,老大分到9头牛,老二分到6头牛,老三分到2头牛,还
剩一头牛正好归还。
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◆托尔斯泰最欣赏的一道数学题
‚一些割草人在两块草地上割草,大草地的面积比小草地大一
倍,上午,全体割草人都在大草地上割草,下午他们对半分开,
一半人留在大草地上,到傍晚时把剩下的草割完,另一半人到小
草地上割草,到傍晚还剩下一小块没割完,这一小块第二天由一
个割草人割完,假定每半天劳动时间相等,每个割草人工作效率
相等,问共有多少割草人‛?
托尔斯泰年轻时发现的算术解法:
‚大草地上,因为全体割了一上午,一半人又割了一下午才割完,
所以把大草地面积看作1,一半人半天时间割草面积为1/3,在小
草地上另一半人曾工作了一个下午,这样他们在半天时间的割草
面积也是1/3,则第一天割草总面积为4/3,剩下面积应为小草地
面积1/2减去1/3,剩1/6,这一小块第二天由1人割完,说明每人
每天割草1/6,则(4/3)÷(1/6)=8(人)‛
◆勾股定理
勾股定理在《九章算术》中的表述:‚勾股术曰:勾股各自乘、
并,而开方除之,即弦‛。
即c=√a+b,又有a = √c-b、b=√c-a
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◆中国古代数学著述
1.春秋前的萌芽:
⑴‚隶首作数‛、‚结绳记事‛、‚刻木记事‛;
⑵殷商甲骨文中已有13个记数单字,最大的数是‚三万‛最小的
数是‚一‛;
⑶已经蕴含有十进位置值制萌芽;
⑷伏羲创造了画圆的‚规‛和画方的‚矩‛,也传说黄帝的臣子倕
(chuí垂)是‚规矩‛和‚准绳‛的创始人,大禹治水时,禹便
‚左准绳‛,‚右规矩‛,《周髀(bì婢)算经》记载了商高答周公
问,提到用矩测望高深广远;
⑸春秋时期,人们已谙熟九九乘法表、整数四则运算,并使用了分
数。
2.战国至两汉数学框架的确立:
⑴《周髀(bì婢)算经》
①以数学方法阐述盖天说的天文著作;
②记载了商高答周公问,其中有勾股定理的特例:3+4=5;
222
③记载了陈子答荣方问,其中有用勾股定理及比例算法测太阳高远
及直径的内容。
⑵《九章算术》
①基本框架:‚九数----方田、粟米、差分、少广、商功、均输、
方程、赢不足、旁要‛;
②集先秦到西汉数学知识之大全;
③西汉张苍、耿寿昌收集秦朝焚书的遗残,加以整理删补,成为《九
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章算术》。
3.魏晋至唐初数学理论体系的建立:
⑴刘徽的《九章算术注》;
⑵赵爽的《周髀算经注》;
⑶《孙子算经》:‚河上荡杯‛、‚鸡兔同笼‛、‚物不知数‛;
⑷张丘建《张丘建算经》:‚百鸡问题‛;
⑸祖冲之和儿子祖暅(gèng更)之(一作祖暅,生平不详)《缀术》;
⑹北周甄鸾《五曹算经》、《五经算术》、《数术记遗》;
⑺唐初王孝通《缉古算经》;
⑻《算经十书》----《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》、
《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》、《五曹算经》、
《五经算术》、《缉古算经》、《缀术》(《数术记遗》)。
4.唐中叶至宋元数学的高潮:
⑴韩延《算术》(《夏侯阳算经》);
⑵贾宪《黄帝九章算经细草》;
⑶沈括《梦溪笔谈》;
⑷刘益《议古根源》;
⑸秦九韶《数学九章》;
⑹杨辉《详解九章算法》、《日用算法》、《乘除通变本末》、
《田亩比类乘除捷法》;
⑺李冶《测圆海镜》、《益古演段》;
⑻朱世杰《算学启蒙》、《四元玉鉴》;
⑼《丁巨算法》;
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⑽贾亨《算法全能集》; 改进乘除捷算法的著作
⑾何平子《详明算法》;
5.明清----从衰落到艰难的复兴
⑴吴敬《九章算法比类大全》;
⑵程大位《算法统宗》;
⑶利马窦与徐光启合译《几何原本》;
⑷梅文鼎《梅氏丛书辑要》;
⑸《数理精蕴》;
⑹李善兰(开展现代数学研究的第一位中国数学家)
《方圆阐幽》、《弧矢启秘》、《对数探源》;
⑺《代微积拾级》----中国第一部微积分学译著;
⑻《代数术》、《微积溯源》、《三角数理》、《决疑数学》(中国第一
部概率论译著);
⑼《椭圆正术解》、《级数回求》、《垛积比类》、《考数根法》。
◆百鸡问题
《张丘建算经》中提出了一个不定问题,即世界数学史上著名的
百鸡问题:‚今有鸡翁一直钱五,鸡母一直钱三,鸡雏三直钱
一,凡百钱买鸡百只。问鸡翁、母、雏各几何?‛
X + Y + Z =100
5X+3Y+1/3Z=100
百鸡问题对阿拉伯、欧洲数学产生了巨大的影响。13世纪意大利
菲波那契的《算法之书》、15世纪阿拉伯的阿尔〃卡西的《算术
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之钥》都有百鸡问题,显然源于中国。
◆‚耗子穿墙‛
两只老鼠想见面,可是隔着一堵墙,于是它们齐声喊到:‚咱们
一起打洞吧!‛接着,找一处紧对的缝打起洞来了。这两只老鼠
一大一小,头一天各打进墙内一尺。大鼠越干越有劲,以后每天
的进尺都增加一倍;小鼠越干越累,以后每天的进尺却都是前一
天的一半。现在知道墙壁厚五尺,问几天后它们才能会面?各打
穿几尺?(等比级数、‚盈不足术‛)
(第一日,大、小鼠各打1尺,共计2尺;
第二日,大鼠打2尺,小鼠打0.5尺,共计2.5尺,差0.5尺;
第三日,大鼠打4尺,小鼠打0.25尺,共计4.25尺,多3.75尺。
二日不足,三日则盈,需用0.5÷4.25=2/17(日),共用2又2/17日。
◆‚雉兔同笼‛
‚今有雉兔同笼,上有三十五头,下有九十四足。问雉兔各几
何?‛(初学代数的典型入门题)
X+Y =35 X=23
2X+4Y=94 Y=12
◆‚河妇荡杯‛
‚今有妇人河上荡杯,津吏问曰:‘杯何以多?’妇人曰:‘家有
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客。’津吏曰:‘客几何?’妇人曰:‘二人共饭,三人共羹,
四人共肉,凡用杯六十五,不知客几何。’‛
(X/2+X/3+X/4=65 X=60)
◆‚中国剩余定理‛或‚孙子定理‛
若某数N分别被D、D、…D除得的余数为R、R、…R ,
12N12N
则N可以表示为下式: N=KR+KR+…+KR-ql
1122NN
K----D、D、D、…D的公倍数,且被D除得的余数为1;
1234N1
K----D、D、D、…D的公倍数,且被D除得的余数为1;
2134N2
……
q----根据题意确定的整数(正或负)
l----D、D、D、…D的最小公倍数,且D、D、…D互质。
123N12N
◆‚物不知数‛
‚今有物不知数。三、三数之,剩二;五、五数之,剩三;七、
七数之,剩二。问物几何?‛
◆‚数不知总‛
‚今有数不知总,以五累减之无剩,以七百十五累减之剩十,以
二百四十七累减之剩一百四十,以三百九十一累减之剩二百四十
五,以一百八十七累减之剩一百零九,问总数若干?‛
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◆‚余米推数‛
‚问:有米铺诉被盗,去米一般三箩,皆适满,不记细数。今左
壁箩剩一合,中间箩剩一升四合,右壁箩剩一合。后获贼,系甲、
乙、丙三人,甲称当夜摸得马勺,在左壁箩满舀入布袋;乙称踢
得木履,在中箩舀入袋;丙称摸得漆碗,在右壁箩舀入袋,将归
食用,日久不知数。索到三器,马勺满容一升九合,木履容一升
七合,漆碗容一升二合。欲知所失米数,计赃结断,三盗各几何?‛
列不定方程:
2X+Y=M
3Y+Z=M
4Z+W=M
5W+U=M
6U+X=M
◆‚周公问数‛
《周髀算经》首页:昔者,周公问于商高曰‚窃闻乎大夫善数也,
请问古者包牺立周天历度,夫天不可阶而升,地不可得尺寸而度,
请问数安从出?‛
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◆‚五家共井‛
‚今有五家共井,甲二绠不足,如乙一绠;乙三绠不足,如丙一
绠;丙四绠不足,如丁一绠;丁五绠不足,如戊一绠;戊六绠不
足,如甲一绠。如各得所不足一绠,皆逮。问井深、绠长各几何?‛
算题选译
♥
今有甲发长安,五日至齐;乙发齐,七日至长安。今乙发已先二
日,甲乃发长安。问几何日相逢?(甲从长安出发,需五天时间到
达齐;乙从齐出发,需七天时间到达长安。现在乙从齐出发两
天后,甲才从长安出发。问几天后两人相遇?)
♥
今有人持金出五关,前关二而税一,次关三而税一,次关四而税
一,次关五而税一,次关六而税一。并五关所税,适重一斤。
问本持金几何?(某人拿金子过五个关口,第一关收税二分之一,
第二关收三分之一,第三、四、五关分别收税四分之一、五分
之一、六分之一。一共被收税正好一斤重。问原来拿多少金子?)
♥
今有圆材,埋在壁中,不知大小。以锯锯之,深一寸,锯道长一
尺。问径几何?(有一根圆木被埋在墙里,不知它有多粗。用锯
锯1寸深,锯道长1尺。问圆木的直径是多大?)
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♥
今有官司差夫一千八百六十四人筑堤,只云初日差六十四人,次
日转多七人。每人日支米三升,共支米四百三石九斗二升。问
筑堤几日?(官府派遣民夫1864人去修堤,第一天派64人,以后
每天增7个人。每人每天发3升米,共发403石9斗2升米。
问共修堤几天?)注:用总人数算出天数,再用总米数算出天数,
互相对照。
♥
或问乙出(圆城)南门,东行七十二步而止,甲从乾隅南行六百步
望乙,与城参相直。城径几何步?(乙从
圆城的南门出去,即往东走,走72步时
站下;甲从‚乾‛角(见图)往南走600
步,看到乙时视线正好贴城边。问圆城
的直径是多少步?)
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今有邑方十里,各中开门。甲、乙俱从邑中央而出。乙东出;甲
南出,出门不知步数,邪向东北磨邑,适与乙会。率甲行五,
乙行三。问甲、乙行各几何?(有一座十里见方的城,正东、正西、
正南、正北都开门。甲、乙都从城中心出发。乙出东门;甲出
南门,不知道走多远,转朝着东北方向走去,路线贴着城边,
正好会到乙。甲与乙的速度比是5比 3。问甲、乙分别走了多
远路?)
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今有良马与驽马发长安至齐。齐去长安三千里。良马初日行一百
九十三里,日增十三里;驽马初日行九十七里,日减半里。良
马先至齐,复还迎驽马。问几何日相逢及各行几何?(好马和劣马
同时从长安出发去齐。齐离长安 3000里。好马第一天走193里。
以后每天增加13里;劣马第一天走97里,以后每天减少半里。
好马先到达齐,再往回走去迎劣马。问共走多少天两马相遇?两
马各走多少里?)
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今有望清渊,渊下有白石。偃矩岸上,今勾高三尺,斜望水岸,
入下股四尺五寸。望白石,入下股二尺四寸。又设重矩于上,
其间相去四尺。更从勾端斜望水岸,入上股四尺。以望白石,
入上股二尺二寸。问水深几何?(现在想测量一处清水坑,坑底有
一块白石。在岸上竖立一把矩,矩的短边高3尺。从这边端点
往对岸看去,视线交矩的长边于 4.5尺处;向白石看去,交矩
的长边于2.4尺处。再设一把矩于它的上
面,两矩之间距离为4尺。再从这把矩的
短边端点斜看对岸和白石,视线交矩的长
边分别于4尺和2.2尺处。问水有多深?)画
草图如下。
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今有人举取他绢,重作券,要过限一日息绢一尺,二日息二尺,
如是息绢日多一尺。今过限一百日。问息绢几何?(债主拿借方的
绢做抵押品,债务过期一天要纳利息1尺绢,过两天利息是2
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尺,这样,每天利息增多1尺。过期 100天,共纳利息多少尺
绢?)
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今有三女各刺文一方,长女七日刺讫,中女八日半刺讫,小女九
日太半刺讫。今令三女共刺一方,问几何日刺讫?(有三个女子各
绣一块花样,长女用7天时间绣完,次女用8天半绣完,小女
用9又2/3天绣完。现在三个女子一起来绣一块花样,得用多少
天时间绣完?)
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假令太史造仰观台,上广袤少,下广袤多。上下广差二丈,上下
袤差四丈,上广袤差三丈,高多上广一十一丈。甲县差一千四
百一十八人,乙县差三千二百二十二人,夏程人功常积七十五
尺,限五日役台毕……问台广、高、袤各几何?(假设太史官要建
造一座长方台形的观象台,下底的宽、长都大于上底的宽、长。
上、下宽差2丈,上、下长差4丈,上底的长与宽差3丈,高
比上底宽多11丈。甲县派 1418人,乙县派3222人参加建台,
夏季施工,每人每日能筑 75立方尺,限5日完成。求台的宽、
高、长。)
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或问城(圆城)南有槐树一株,城东有柳树一株。甲出北门东行,
丙出西门南行,甲、丙、槐、柳悉与城参相直。既而丙就柳行
五百四十四步,至柳树下;甲就槐行四百二十五步,至槐树下。
城径几何步?(圆城的南门外有一株槐树,东门外有一株柳树。甲
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出北门即往东走。丙出西门就往南走,当他们站下时,发现两
人所站的位置与槐树、柳树在一条直线上,这直线紧贴城边过
去。然后,丙朝柳树方向走,走544步到柳树下;甲朝槐树走
去,走425步到槐树下。问圆城的直径是多少步?)
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钱一百,买温柑、绿橘、扁橘共一百枚。只云:温柑一枚七文,
绿橘一枚三文,扁橘三枚一文,问各买几何?(用 100文钱买温
柑、绿橘、扁橘共100枚。说是温柑1枚卖7文钱,绿橘1枚
卖3文钱,扁橘3枚卖1文钱。问三种水果各买几枚?)
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今有城,不知大小,去人远近。于城西北隅而立四表,相去各六
丈,令左两表与城西北隅南北望参相直。从右后表望城西北隅,
入右前表一尺二寸。又望西南隅,亦入右前表四寸。又望东北
隅,亦入左后表二丈四尺。问城去左后表及大、小各几何?(有一
座城,不知有多大,离人有多远。在它的西北角立四根杆,各
杆间距离为6丈,左边两杆与城西北角南北方向成直线。从右
后杆看城西北角,视线通过杆间连线离右前杆1尺2寸处。又
看西南角,则离右前杆4寸处。再看东北角,离左后杆2丈4
尺处。问城离左后杆有多远?城有多大?)
提示:根据题意,知道城是矩形的;按图,A、B、C、D为杆,
BE=12寸,BF=4寸,DG=240寸,
求DK=? HK =? HL=?其中古人
的前后左右和东西南北画法如图
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中方向所示。
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假令有勾弦相乘幂一千三百三十七、二十分之一,弦多于股一、
十分之一。问股多少?(如果勾、弦的乘积为 1337又1/20,弦比
股大1又1/10,那么,股是多少呢?)
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醇酒每斗七贯,行酒每斗三贯,醨酒三斗直一贯,今支一十贯,
买酒十斗。问各几何?(好酒l斗卖7贯,一般的酒1斗卖3贯,
薄酒3斗价值1贯,现在用10贯钱买 10斗酒。问每样各买多
少?)
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今有股弦较除弦和和,与直积等。只云勾弦较除弦较和与勾同。
问弦几何?(股弦差除‚弦与勾股和的和‛等于矩形面积
(a+b+c)/(c-b)=ab,又勾弦差除‚弦与勾股差的和‛等于勾(c+b-a)
/(c-a)=a。那么,弦是多少呢?)注:分别用a、b、c表示直角三
角形中的勾、股、弦。
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问临水城台,立高三丈,其上架楼。其下址侧脚阔二尺。护下排
沙下桩,去址一丈二尺。外桩露土高五尺,与址下平。遇水涨
时,浸至址。今水退不知多
少,人从楼上栏杆腰串间,
虚驾一竿出外,斜望水际,
得四尺一寸五分,乃与竿端
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参合。人目高五尺。欲知水退立深,涸岸斜长自台址至水际各
几何?(参看《临台测水图》:水边有一座城台,台高AB=3丈,
在上面建楼。在护坡上打桩,离台脚 CB=1丈2尺,露出地面
CD=5尺,顶端与台脚齐平。涨水时,水位达到台脚高。现在不
知道水退去多少,有一个人从楼上栏杆空隙挑出一根竿子,竿
的顶端与台脚构成铅直方向,望到水边,视线通过竿的顶端,
这时,人站立的地方离竿的顶端AE=4.15尺,眼睛离楼面的高度
FE=5尺。求水退去的深度,以及台脚至水边的斜长。)注:题中
第四句‚其下址侧脚阔二尺‛是多余的。
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问有急足三名,甲日行三百里,乙日行二百五十里,丙日行二百
里。先差丙往他处下文字,既两日,又有文字遣乙追付;已半
日,复有文字续令甲赶付乙。三人偶不相及,乃同时俱至彼所。
先欲知乙果及丙,甲果及乙,得日并里,次欲知彼处去此里数
各几何。(有三名快递员,甲一日能走300里,乙一日能走250
里,丙一日能走200里。先派丙去别处送文件,走了两天后,
又有文件,就差遣乙去追丙,以便交给丙;又过了半天,再有
文件,令甲追乙,以便交给乙。因为三个人会不到一起,干脆
就都到目的地去。已知三人各到达目的地的时刻与各起程的时
刻相同(即每人到达目的地所走的时间都是‚整数‛日),问:乙
用几天时间追到丙?甲用几天时间追到乙?从出发点至目的地的
全程是多少里路?)
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今有绢一匹买紫草三十斤,染绢二丈五尺。今有绢七匹,欲减买
紫草,还自染余绢。问减绢、买紫草各几何? (用一匹绢能买紫
草30斤,30斤紫草能染25尺绢。现在有 7匹绢,准备去买紫
草来染剩下的绢。问:要拿多少绢去买紫草?买多少斤紫草?)(按
古法:1匹等于4丈)
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韩 信 点 兵
我国汉代有一位大将,名叫韩信。他每次集合部队,都要求部
下报三次数,第一次按1~3报数,第二次按1~5报数,第三次按
1~7报数,每次报数后都要求最后一个人报告他报的数是几,这样
韩信就知道一共到了多少人。他的这种巧妙算法,人们称为“鬼谷
算”、‚隔墙算‛、‚秦王暗点兵‛等。
这种问题在《孙子算经》中也有记载:‚今有物不知其数:三
三数之余二,五五数之余三,七七数之余二,问物几何?” 它的意
思就是,有一些物品,如果3个3个的数,最后剩2个;如果5个
5个的数,最后剩3个;如果7个7个的数,最后剩2个;求这些
物品一共有多少?这个问题人们通常把它叫作“孙子问题”, 西方
数学家把它称为‚中国剩余定理‛。到现在,这个问题已成为世界
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数学史上闻名的问题。
到了明代,数学家程大位把这个问题的算法编成了四句歌诀:
三人同行七十稀,五树梅花廿一枝;七子团圆正半月,除百零
五便得知。
用现在的话来说就是:一个数用3除,除得的余数乘70;用5
除,除得的余数乘21;用7除,除得的余数乘15。最后把这些乘积
加起来再减去105的倍数,就知道这个数是多少。
《孙子算经》中这个问题的算法是:
70×2+21×3+15×2=233
233-105-105=23
所以这些物品最少有23个。
根据上面的算法,韩信点兵时,必须先知道部队的大约人数,
否则他也是无法准确算出人数的。你知道这是怎么回事吗?
这是因为,被5、7整除,而被3除余1的最小正整数是70。
被3、7整除,而被5除余1的最小正整数是21;
被3、5整除,而被7除余1的最小正整数是15;
所以,这三个数的和15×2+21×3+70×2,必然具有被3除余2,
被5除余3,被7除余2的性质。
以上解法的道理在于:
被3、5整除,而被7除余1的最小正整数是15;
被3、7整除,而被5除余1的最小正整数是21;
被5、7整除,而被3除余1的最小正整数是70。
因此,被3、5整除,而被7除余2的最小正整数是 15×2=30;
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被3、7整除,而被5除余3的最小正整数是 21×3=63;
被5、7整除,而被3除余2的最小正整数是 70×2=140。
于是和数15×2+21×3+70×2,必具有被3除余2,被5除余3,
被7除余2的性质。但所得结果233(30+63+140=233)不一定是
满足上述性质的最小正整数,故从它中减去3、5、7的最小公倍数
105的若干倍,直至差小于105为止,即 233-1o5-105=23。所以
23就是被3除余2,被5除余3,被7除余2的最小正整数。
我国古算书中给出的上述四句歌诀,实际上是特殊情况下给出
了一次同余式组解的定理。在1247年,秦九韶著《数书九章》,首
创“大衍求一术”,给出了一次同余式组的一般求解方法。在欧洲,
直到18世纪,欧拉、拉格朗日(lagrange,1736~1813,法国数学家)
等,都曾对一次同余式问题进行过研究;德国数学家高斯,在1801
年出版的《算术探究》中,才明确地写出了一次同余式组的求解定
理。当《孙子算经》中的“物不知数”问题解法于1852年经英国传教
士伟烈亚力(wylie alexander,1815~1887)传到欧洲后,1874年德国人
马提生(matthiesn,1830~1906)指出孙子的解法符合高斯的求解定
理。从而在西方数学著作中就将一次同余式组的求解定理称誉为
“中国剩余定理”。
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本文发布于:2023-11-01 06:51:26,感谢您对本站的认可!
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