例1:
最初的數和最簡的圖相對應.
這是古希臘人的觀點,他們說一切幾何圖形都是由數産生的.
例2:
我國在春秋戰國時代就有了“洛圖”(見下圖).圖中也是用“圓點”表示數,而且還區分了偶數和奇數,偶數用實心點表示,奇數用空心點表示.你能把這張圖用自然數寫出來嗎?見下圖所示,這個圖又叫九宮圖.
例3:
古希臘數學家畢達哥拉斯發現了“形數”的奧秘.比如他把1,3,6,10,15,…叫做三角形數.因為用圓點按這些數可以堆壘成三角形,見下圖.
畢達哥拉斯還從圓點的堆壘規律,發現每一個三角形數,都可以寫成從1開始的n個自然數之和,最大的自然數就是三角形底邊圓點的個數.
第一個數:1=1
第二個數:3=1 2
第三個數:6=1 2 3
第四個數:10=1 2 3 4
第五個數:15=1 2 3 4 5
…
第n個數:1 2 3 4 5 … n
指定的三角形數.比如第100個三角形數是:
例4:
畢達哥拉斯還發現了四角形數,見下圖.因為用圓點按四角形數可以堆壘成正方形,因此它們最受畢達哥拉斯及其弟子推崇.
第一個數:1=12=1
第二個數:4=22=1 3
第三個數:9=32=1 3 5
第四個數:16=42=1 3 5 7
第五個數:25=52=1 3 5 7 9
…
第n個數:n2=1 3 5 9 … (2n-1).
四角形數(又叫正方形數)可以表示成自然數的平方,也可以表示成從1開始的幾個連續奇數之和.奇數的個數就等于正方形的一條邊上的點數.
例5:
類似地,還有四面體數見下圖.
仔細觀察可發現,四面體的每一層的圓點個數都是三角形數.因此四面體數可由幾個三角形數相加得到:
第一個數:1
第二個數:4=1 3
第三個數:10=1 3 6
第四個數:20=1 3 6 10
第五個數:35=1 3 6 10 15.
例6:
五面體數,見下圖.
仔細觀察可以發現,五面體的每一層的圓點個數都是四角形數,因此五面體數可由幾個四角形數相加得到:
第一個數:1=1
第二個數:5=1 4
第三個數:14=1 4 9
第四個數:30=1 4 9 16
第五個數:55=1 4 9 16 25.
例7:
按不同的方法對圖中的點進行數數與計數,可以得出一系列等式,進而可猜想到一個重要的公式.
由此可以使人體會到數與形之間的耐人導味的微妙關系.
方法1:先算空心點,再算實心點:
22 2×2 1.
方法2:把點圖看作一個整體來算32.
因為點數不會因計數方法不同而變,所以得出:
22 2×2 1=32.
方法1:先算空心點,再算實心點:
32 2×3 1.
方法2:把點圖看成一個整體來算:42.
因為點數不會因計數方法不同而變,所以得出:
32 2×3 1=42.
方法1:先算空心點,再算實心點:
42 2×4 1.
方法2:把點圖看成一個整體來算52.
因為點數不會因計數方法不同而變,所以得出:
42 2×4 1=52.
把上面的幾個等式連起來看,進一步聯想下去,可以猜到一個一般的公式:
22 2×2 1=32
32 2×3 1=42
42 2×4 1=52
…
n2 2×n 1=(n 1)2.
利用這個公式,也可用于速算與巧算.
如:92 2×9 1=(9 1)2=102=100
992 2×99 1=(99 1)2
=1002=10000.
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