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标题: [分享] 趣味数学故事
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发表于 2014-3-11 05:34 资料 短消息 加为好友
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趣味数学故事

数学之所以有生命力,就在于有趣。数学之所以有趣,就在于它对思维的启迪。
以下就是一则概率论起源的故事。
更早些时候,法国有两个大数学家,一个叫做巴斯卡尔,一个叫做费马。
巴斯卡尔认识两个赌徒,这两个赌徒向他提出了一个问题。他们说,他俩下赌金之后,约定谁先赢满5局,谁就获得全部赌金。赌了半天, A赢了4局, B赢了3局,时间很晚了,他们都不想再赌下去了。那么,这个钱应该怎么分?
是不是把钱分成7份,赢了4局的就拿4份,赢了3局的就拿3份呢?或者,因为最早说的是满5局,而谁也没达到,所以就一人分一半呢?
这两种分法都不对。正确的答案是:赢了4局的拿这个钱的3/4,赢了3局的拿这个钱的1/4。
为什么呢?假定他们俩再赌一局,或者 A赢,或者 B赢。若是 A赢满了5局,钱应该全归他; A如果输了,即 A、 B各赢4局,这个钱应该对半分。现在, A赢、输的可能性都是1/2,所以,他拿的钱应该是1/2×1+1/2×1/2=3/4,当然, B就应该得1/4。
通过这次讨论,开始形成了概率论当中一个重要的概念———数学期望。
在上述问题中,数学期望是一个平均值,就是对将来不确定的钱今天应该怎么算,这就要用 A赢输的概率1/2去乘上他可能得到的钱,再把它们加起来。
概率论从此就发展起来,今天已经成为应用非常广泛的一门学科。

动物中的数学“天才”
蜜蜂蜂房是严格的六角柱状体,它的一端是平整的六角形开口,另一端是封闭的六角菱锥形的底,由三个相同的菱形组成。组成底盘的菱形的钝角为109度28分,所有的锐角为70度32分,这样既坚固又省料。蜂房的巢壁厚0.073毫米,误差极小。
丹顶鹤总是成群结队迁飞,而且排成“人”字形。“人”字形的角度是110度。更精确地计算还表明“人”字形夹角的一半——即每边与鹤群前进方向的夹角为54度44分8秒!而金刚石结晶体的角度正好也是54度44分8秒!是巧合还是某种大自然的“默契”?
蜘蛛结的“八卦”形网,是既复杂又美丽的八角形几何图案,人们即使用直尺的圆规也很难画出像蜘蛛网那样匀称的图案。
冬天,猫睡觉时总是把身体抱成一个球形,这其间也有数学,因为球形使身体的表面积最小,从而散发的热量也最少。
真正的数学“天才”是珊瑚虫。珊瑚虫在自己的身上记下“日历”,它们每年在自己的体壁上“刻画”出365条斑纹,显然是一天“画”一条。奇怪的是,古生物学家发现3亿5千万年前的珊瑚虫每年“画”出400幅“水彩画”。天文学家告诉我们,当时地球一天仅21.9小时,一年不是365天,而是400天。

麦比乌斯带
每一张纸均有两个面和封闭曲线状的棱(edge),如果有一张纸它有一条棱而且只有一个面,使得一只蚂蚁能够不越过棱就可从纸上的任何一点到达其他任何一点,这有可能吗?事实上是可能的只要把一条纸带半扭转,再把两头贴上就行了。这是德国数学家麦比乌斯(Mebius.A.F 1790-1868)在1858年发现的,自此以后那种带就以他的名字命名,称为麦比乌斯带。有了这种玩具使得一支数学的分支拓朴学得以蓬勃发展。

数学家的遗嘱
阿拉伯数学家花拉子密的遗嘱,当时他的妻子正怀着他们的第一胎小孩。“如果我亲爱的妻子帮我生个儿子,我的儿子将继承三分之二的遗产,我的妻子将得三分之一;如果是生女的,我的妻子将继承三分之二 的遗产,我的女儿将得三分之一。”
而不幸的是,在孩子出生前,这位数学家就去世了。之后,发生的事更困扰大家,他的妻子帮他生了一对龙凤胎,而问题就发生在他的遗嘱内容。
如何遵照数学家的遗嘱,将遗产分给他的妻子、儿子、女儿呢?

火柴游戏
一个最普通的火柴游戏就是两人一起玩,先置若干支火柴于桌上,两人轮流取,每次所取的数目可先作一些限制,规定取走最后一根火柴者获胜。
规则一:若限制每次所取的火柴数目最少一根,最多三根,则如何玩才可致胜?
例如:桌面上有n=15根火柴,甲﹑乙两人轮流取,甲先取,则甲应如何取才能致胜?
为了要取得最后一根,甲必须最后留下零根火柴给乙,故在最后一步之前的轮取中,甲不能留下1根或2根或3根,否则乙就可以全部取走而获胜。如果留下4根,则乙不能全取,则不管乙取几根(1或2或3),甲必能取得所有剩下的火柴而赢了游戏。同理,若桌上留有8根火柴让乙去取,则无论乙如何取,甲都可使这一次轮取后留下4根火柴,最后也一定是甲获胜。由上之分析可知,甲只要使得桌面上的火柴数为4﹑8﹑12﹑16...等让乙去取,则甲必稳操胜券。因此若原先桌面上的火柴数为15,则甲应取3根。(∵15-3=12)若原先桌面上的火柴数为18呢?则甲应先取2根(∵18-2=16)。
规则二:限制每次所取的火柴数目为1至4根,则又如何致胜?
原则:若甲先取,则甲每次取时,须留5的倍数的火柴给乙去取。
通则:有n支火柴,每次可取1至k支,则甲每次取后所留的火柴数目必须为k+1之倍数。
规则三:限制每次所取的火柴数目不是连续的数,而是一些不连续的数,如1﹑3﹑7,则又该如何玩法?
分析:1﹑3﹑7均为奇数,由于目标为0,而0为偶数,所以先取者甲,须使桌上的火柴数为偶数,因为乙在偶数的火柴数中,不可能再取去1﹑3﹑7根火柴后获得0,但假使如此也不能保证甲必赢,因为甲对于火柴数的奇或偶,也是无法依照己意来控制的。因为〔偶-奇=奇,奇-奇=偶〕,所以每次取后,桌上的火柴数奇偶相反。若开始时是奇数,如17,甲先取,则不论甲取多少(1或3或7),剩下的便是偶数,乙随后又把偶数变成奇数,甲又把奇数回复到偶数,最后甲是注定为赢家;反之,若开始时为偶数,则甲注定会输。
通则:开局是奇数,先取者必胜;反之,若开局为偶数,则先取者会输。
规则四:限制每次所取的火柴数是1或4(一个奇数,一个偶数)。
分析:如前规则二,若甲先取,则甲每次取时留5的倍数的火柴给乙去取,则甲必胜。此外,若甲留给乙取的火柴数为5之倍数加2时,甲也可赢得游戏,因为玩的时候可以控制每轮所取的火柴数为5(若乙取1,甲则取4;若乙取4,则甲取1),最后剩下2根,那时乙只能取1,甲便可取得最后一根而获胜。
通则:若甲先取,则甲每次取时所留火柴数为5之倍数或5的倍数加2。

韩信点兵
韩信点兵又称为中国剩余定理,相传汉高祖刘邦问大将军韩信统御兵士多少,韩信答说,每3人一列余1人、5人一列余2人、7人一列余4人、13人一列余6人……。刘邦茫然而不知其数。
我们先考虑下列的问题:假设兵不满一万,每5人一列、9人一列、13人一列、17人一列都剩3人,则兵有多少?
首先我们先求5、9、13、17之最小公倍数9945(注:因为5、9、13、17为两两互质的整数,故其最小公倍数为这些数的积),然后再加3,得9948(人)。
中国有一本数学古书「孙子算经」也有类似的问题:「今有物,不知其数,三三数之,剩二,五五数之,剩三,七七数之,剩二,问物几何?」
答曰:「二十三」
术曰:「三三数之剩二,置一百四十,五五数之剩三,置六十三,七七数之剩二,置三十,并之,得二百三十三,以二百一十减之,即得。凡三三数之剩一,则置七十,五五数之剩一,则置二十一,七七数之剩一,则置十五,即得。」
孙子算经的作者及确实着作年代均不可考,不过根据考证,着作年代不会在晋朝之后,以这个考证来说上面这种问题的解法,中国人发现得比西方早,所以这个问题的推广及其解法,被称为中国剩余定理。中国剩余定理(Chinese Remainder Theorem)在近代抽象代数学中占有一席非常重要的地位。

零国王勇战食数兽
一天数字王国突然闯进来一个三只脚的怪兽,吓和数字公民纷纷逃走。怪兽张开血盆大口,一口吞下数24,接着它又吞吃了44。数5吓得脚软,奇怪的是,怪兽看也没看它一眼。
零国王见到数字公民逐渐减少,心里非常着急,连夜让1大臣派6、2、34、100去迎战。食数兽正在洞中做美梦,忽然被吵醒,他气坏了,一脚把4个数踢倒在地。忽然,它眼睛一亮,它看见了躺在地上的100。“太好了,这100才是我的美餐。”说着,就一口吃了100。狼狈归来的6、2、34向0国王讲述了100的遭遇,零国王陷入了沉思。
第二天,1大臣进宫与国王探讨对策。国王说:“看来,这怪兽似乎并不是什么数都有吃。它是不是专吃末位有0的数?”1大臣思索了一会儿说:“不,它吃过24、44呀!”“那它专吃末位是4的数?”“那它专吃末位是4的数?”“那它怎么不吃34,偏吃了100呢?”1大臣想出了一个好主意:“让魔术师60去挑战!”60来到怪兽跟前,怪兽流着口水,直扑向60。60摇身变成了两个自己的约数20、3。怪兽扑向20,把3丢在一边。60又赶紧变成了12和5,食数兽又向12冲去,最后60又变成了30和2,怪兽一看都不中意,扫兴而离去。60平安地回到王宫,把自己用魔法探测到的结果告诉国王:“食数兽只有3只脚,所以要吃含有公约数4的数,这样它的第4只脚就会渐渐长出来。”国王恍然大悟。“如果食数兽肚子里含有约数4的数都没有,那它就会消失。”魔术师60接着说。
0国王灵机一动,它要亲自迎战食数兽。0国王与食数兽战了三四个回合,突然拽住食数兽头上的尖角,敏捷地跳进怪兽的嘴里欲往它肚子里钻。怪兽挣扎着尖叫道:“快走开呀!我才不要吃你这零鸭蛋国王呢!你给我出来!”零国王却不听:“我偏要你吃下去。”怪兽拼命想把0国王吐出来,0国王牢牢抓住了食数兽的舌头不放,乘着怪兽吸气的当口,一下子钻进怪兽肚子里。一旁的1、99等大臣目睹了这声恶战,吓得心惊胆战,1大臣抽泣着:“我们失去了一个优秀的国王。”突然,奇迹出现了。只见食数兽脸上痛苦的表情,不一会便惨叫一声,消失的无影无踪了。
大臣们正纳闷,只听0国王带着所有被吞食的数字公民走了出来。1大臣忙问:“国王,食数兽为什么会消失呢?”0国王笑着说:“我进了它的肚子,就与所有数一一相乘,食数兽肚子里全是0,支撑它活命含有约数4的数一个都没有,它就消失了。”众数齐呼国王万岁,从此,数字王国更加繁荣兴旺,因为他们有个英勇机智的好国王!
李白饮酒
李白提壶去打酒,
遇店加一倍,
见花喝一斗。
三遇店和花,
喝光壶中酒。
试问酒壶中原有多少酒?
这是一首饶有兴趣的打油诗。这首诗原是一道计算题,意思是讲李白的壶中原来就有酒的,每次遇店后便将壶里的酒增加一倍;接着,李白就看到了花,就开始饮酒做诗,每饮一次,喝去一斗酒(斗是古代酒器)。这样反复3次,最后就将壶中的酒都喝完了。
请你算出李白的壶中原有多少酒?

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田立
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好帖子,谢楼主

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发表于 2014-10-28 20:42 资料 短消息 加为好友 QQ
帮你顶,人还是厚道点好  

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草你妈
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偶啥时才能熬出头啊.  

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慢慢来,呵呵  

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暴落泥洼子
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村干部
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