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數學故事及典故

生活 更新时间:2024-10-04 06:21:28

文化自信具體指什麼?簡單來說,它的含義為:對自身文化價值的充分肯定和積極踐行,并對其文化的生命力持有的堅定信心。

會突然想到這個詞,則是因為下午在家看了《國家寶藏》節目,在被《千裡江山圖》 和張國立先生口才驚豔的同時,油然而生一股自豪。我們的文明一脈相傳,在千百年歲月中經曆重重磨難,即使留白也不曾斷裂,是任何其他國家都無法與之相比的。

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李汝珍,清代人,是個"學無所不窺"的才子,可能是學問鑽研多了,所以官場上卻甚不得意。他寫了好幾本書,《鏡花緣》是流傳最廣的一本,可以說是一部百科全書式,包羅萬象的小說,上至天文,下知地理,以及醫藥、生物、園藝、音韻、文學、燈謎……一應俱全,無所不包,在這部小說中也曾出現過跟數學有關的情節與故事,讀來耐人尋味。

比如說,我們如今所做的算術題吧,在《鏡花緣》中就曾出現過。此書中描寫了一位精通算學的才女"矶花仙子"名叫米蘭芬。正如魯迅所說,《鏡花緣》是一部"與萬寶書相鄰比"的奇書,期待它給我帶來的思維與心靈上的盛宴!

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1. 鋪地錦

該書第七十九回裡就有一段求圓周長的題目。有幾位小姐妹聚在一起談論數學。其中一位名叫青钿的,指着面前的圓桌,問道:“請教姐姐,這桌周圍幾尺?”被問的人叫做米蘭芬,她向身邊的寶雲要過一把尺來,量出圓桌面的直徑,是三尺二寸。然後取筆畫了一個“鋪地錦”,畫完後,回答說:“此桌周圍一丈零零四分八。”(1米=3尺,1丈=10尺,1尺=10寸) (1米=3尺,1丈=10尺,1尺=10寸)

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這裡涉及到"鋪地錦"是一種計算兩數乘積的方法。據說,這種方法最早出現在印度古代數學家婆什伽羅的《麗羅娃提》一書中。公元12世紀以後,廣泛流傳于阿拉伯人聚居的地區。其後又通過阿拉伯人傳入歐洲,并很快在歐洲流行。15世紀中葉,意大利數學家帕喬利在《算術、幾何及比例性質摘要》一書中曾介紹過這種方法,當時叫做"格子乘法"。

傳入中國以後也很風行,并受到明朝數學家程大位的青睐,把它吸收進了名著《算法統宗》中去,并改名為"鋪地錦"。

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它的方法是這樣的.首先,畫出方格和斜線,然後,在畫好的格子裡記入相應的數字,再根據記錄好的數用乘法口訣進行計算.因為計算完了以後,形如我國古代織出的錦緞.因此我國的勞動人民給這種計算格式起了一個很形象的名字——"鋪地錦".

程大位在《算法統宗》中談到了"寫算",也就是"鋪地錦"。程大位喜歡用歌訣的形式表述算法。"寫算歌"是這樣的 :

寫算鋪地錦為奇,不用算盤數可知。

法實相呼小九數,格行寫數莫差池。

記零十進于前位,逐位數數亦如之。

照式畫圖代乘法,厘毫絲忽不須疑。

下面,讓我們以648×37為例加以說明。(當時的記法為六四八乘以三七,不難看出,其實沒有多大差别)根據被乘數和乘數的位數畫一個長方形,将被乘數自左至右寫在長方形的頂上,再将乘數自上至下寫在長方形的右邊,并用四條斜線把長方形分開(見圖1):

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将被乘數與乘數的每一位數都相乘,并将其積寫在相應的小方格裡,十位上的數記在上面的三角形中,個位上的數則記在下面的三角形裡(見圖2):

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從右下角開始沿着斜行将各數相加,滿了十就向前面相鄰的斜行進位,把每一斜行相加的結果寫在長方形外面相應的"斜行"處(見圖3):

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最後,自上而下,從左到右地讀出這五個數字所組成的多位數,其乘積為二三九七六,換成通常的寫法,即:648×37=23976。

為了交代得比較詳細,我們先後畫了三個圖。實際上,做到熟練之後,隻要畫一個圖就行了,反正是草圖,畫的馬虎一點也不要緊,實際上所花的時間同普通乘法相差無幾。因而許多人認為,隻要在書寫形式上再加以簡化和改進,即使時至今日,鋪地錦算法仍有其一定的存在價值。你能用鋪地錦的方法算出123×45的積嗎?"照式畫圖"就是:

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鋪地錦作為一種筆算形式,在計算器已經相當普及的今天,顯然沒有什麼實用價值,不過,作為一種數學文化,還是會給人們帶來一些樂趣和思考的。

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2. 樓上樓下的四種燈各有多少盞?

書中第九十三回"百花仙即景露禅機,衆才女盡歡結酒令"中有着一大段文字,描寫米蘭芬巧算燈球的故事,曆來引人注目。宗伯府的女主人卞寶雲邀請衆才女到府中觀燈。隻見樓上樓下,大小燈球無數,五彩缤紛,光華燦爛,宛如列星,令人目不暇接,然而也是高低錯落,很難點數。樓下的燈有兩種:一種是上有1個大球,下有2個小球;另一種是上有1個大球,下有4個小球。共有大球360個,小球1200個。樓上的燈則更加别緻。一種是上做3個大球,下綴6個小球,計大小球9個為一燈;另一種是上做3個大球,下綴18個小球,計大小球21個為一燈。共有大球396個,小球1440個。問:樓上、樓下各有彩燈多少?

米蘭芬說:綴六個小燈球的燈數為78。她是這樣算得至于樓上的燈,小球數折半,就相當于把燈改制成"每燈三個大球,下綴三個小球"和"每燈三個大球,下綴九個小球"這兩種。如果都是前一種燈,則大小燈球數應相等。現小球數為720(=1440÷2),大球數396,多出324個小球。是因為每盞第二種燈小燈球多出6個的原因,從而用324÷6=54,即其中有54盞第二種燈,第二種燈共用大燈球162個,故第一種燈用大燈球234個,除以3得78,就是第一種燈數了。

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米蘭芬的解法借用的雞兔同籠的古人求解策略,這裡說的"雞兔同籠"法,是指的我國古代的一種類型題目,比如在一個籠中關有雞與兔,數頭有100個,數腳有240隻。問雞、兔各有多少?

對此題,有一個簡單巧妙的算法,就是:如果讓雞都縮起一隻腳,"金雞獨立"站着;讓兔子全部擡起二隻前腿,隻用二隻後腿站着,這時,再數腳數,就應是240除以2,得120隻腳。

如籠中全是雞,由于此時數雞時,每隻雞都是一頭一腳(另一腳縮起來了)。故100隻雞應隻有100隻腳,現在卻有120隻腳,多的20隻腳是那兒來的呢?原來每隻兔子都要多數1隻腳,這就說明兔子數是20,而雞數則是80。

現在你明白了米蘭芬的算法了吧!比如說樓下的燈,一大球下綴二小球,就相當于"一隻雞有二隻腳",一大球下綴四小球就相當于"一隻兔有四隻腳"。所以,用"雞兔同籠"之法就算清楚了。

朋友,如果換了你來解決這道題,你又會怎麼做呢?下方留言說一說把!

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3. 請判斷這一天是星期幾

小說《鏡花緣》中有一段林之祥與多久公飄洋過海的故事。有一天他們來到了"兩面國",卻忘記了這一天是星期幾。迎面見了"兩面國"裡的牛頭和馬面。他們知道,牛頭在星期一、二、三說假話,在星期四、五、六、日說真話;馬面在星期四、五、六說假話,在星期一、二、三、日說真話。牛頭說:"昨天是我說假話的日子。"馬面說:"真巧,昨天也是我說假話的日子。"請判斷這一天是星期幾。

我們分析一下,因為牛頭、馬面隻有星期日都說真話,其它時間總是一個說真話,另一個說假話,所以這一天不是星期日,否則星期六都說假話,與題意不符。

由題意知,這一天說真話的,前一天必說假話;這一天說假話的,前一天必說真話。推知這一天同時是牛頭、馬面說假話與說真話轉換的日子。因為星期二、三、五、六都不是說假話與說真話轉換的日子,所以這一天不是星期二、三、五、六;星期一是牛頭由說真話變為說假話的日子,但不是馬面由說假話變為說真話的日子,所以這一天也不是星期一;星期四是牛頭由說假話變為說真話的日子,也是馬面由說真話變為說假話的日子,所以這天是星期四。

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4.趣談話外評論

《鏡花緣》是清代長篇小說中十分奇特的一部,全書100回。它是清代文人李汝珍創作的長篇小說。小說前半部分描寫了唐敖、多九公等人乘船在海外遊曆的故事,包括他們在女兒國、君子國、無腸國等國的經曆。後半部寫了武則天科舉選才女,由百花仙子托生的唐小山及其他各花仙子托生的一百位才女考中,并在朝中有所作為的故事。其神幻诙諧的創作手法數經據典,奇妙地勾畫出一幅絢麗斑斓的天輪彩圖。其文學史意義是以奇幻的筆法,揭示了人間社會的種種風俗敗壞和道德堕落,體現了對社會問題的思考,具有現實意義。

胡适曾說,幾千年來,中國的婦女問題,沒有一個人能寫得這樣深刻,這樣忠厚,這樣怨而不怒。《鏡花緣》裡的女兒國一段是永遠不朽的文學。

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