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第23章 数学教学的趣味奥秘推荐(6)

53.斐波那契数列的应用

张老伯因年纪已大而不能外出,就在家饲养起了兔子。他从市场买了雌雄各一两只大兔子放在自家的院子先作为种兔饲养,他想知道一年后能生出多少对兔子,假定这对大兔子每月可生雌雄各一的一对小兔子,而新生的一对小兔子经过一个月可以长成大兔子,以后也是每月产雌雄各一的一对小兔子。那么请问:一年后,也就是到第13个月的月初时,张老伯可以拥有多少只兔子呢?

54.剖分三角形

老师让甲用对角线把正八边形剖分成三角形,要求这些三角形的顶点是正八边形的顶点,同时规定,如果两种剖分方法可以通过恰当的旋转、反射,或者旋转加反射而互相得到,那么就认为是同一种。

请问:甲共有多少种不同的剖分三角形的方法。

55.破译布什无字书

杨鹏翔先生是海外知名华人作家,现任澳门华光书局集团公司董事长等职。他在年逾花甲后,写成了《伟大的改革家——邓小平》一书,赠给全世界100多个国家的元首和地区首脑。先后有40余国的首脑人物复信向他致谢。然而,美国总统布什的来函只有5张彩照,不见片纸。

当时,正值中美关系有些紧张,布什进退两难。智囊团的谋士们终于为他想出了这个“照片外交”的策略。杨先生破译布什精选的5张照片后,立即在珠海将掌握的信息快速传到北京。

这五张彩照,第一张是布什坐在白宫总统办公室;第二张是布什在国会讲坛上发表演讲,身后坐着参众两院的议长,他们的眼睛正注视着他;第三张是布什出席记者招待会;第四张是布什站在海边的礁石旁,海有微波,不是大浪;第五张是布什张嘴带笑,双手叉在胸前。

北京的领导人对布什的外交姿态心领神会。

你知道这5张照片是什么意思吗?

56.5万里以外

一次,有家人家摆出美味佳肴宴请客人。一个星相家也来赴宴。他入座不久,突然捂着嘴笑了。主人家的孩子问他:“您笑什么?”

星相家回答道:“我在这儿看见5万里以外有座山,山下有条河,一只猴子掉在河里,挺有趣,所以忍不住笑了。”

这孩子知道他吹牛,就想了一个办法,揭穿了他的谎言。

试问,他想的是什么办法呢?

57.指路奥秘

60年前,一个中国小伙子阿明徒步游历世界。一天,他走到保加利亚。他要去该国首都索非亚。走啊走,他在群山中迷了路,好容易碰上一个牧民,他用刚学会的几句当地语言问道:“请问,哪条路通往索非亚?”

那个牧民指着西北方向,连连摇头,阿明想,不能往这儿走。牧民走后,他就向东南方向走去,可是越走越觉得方向不对。他又问路边的老人,说:“这条路通向索非亚吗?”老人频频点头。他这才放心,继续往前走。走了半天,发觉方向更加不对了。

天黑了,他来到一所山村学校,敲开门,请求借宿一夜。恰巧校长住在学校里,还懂英语,他说阿明走错了路。

阿明把问路的经过说了一遍,校长哈哈大笑,说:“他们并没有指错路。”

试问,这究竟是什么原因呢?

58.世界的智慧

从前有一个人,他想要独占全世界的智慧,做世界上最聪明的人。他想叫每一个人,包括国王和大臣在内,在解决问题时,都不得不向他请教。他想,那样的话,他一定会受到所有人的尊敬。

他出门去搜集智慧。凡是搜集到的,都装在一个葫芦里,然后,用一卷树叶把葫芦口紧紧地塞住。当他觉得已经收集了所有的智慧的时候,便决定把这个葫芦藏到一棵谁也爬不上去的高树顶上。

他来到那棵树下,在葫芦颈上系上一根绳子,把绳子两端打上一个结,然后将这个绳圈套在自己颈上,这一来葫芦就垂在他的肚子前面了。他试着往树上爬,但是怎么也爬不上去,因为那个葫芦老是妨碍着他。他硬撑硬爬了好一会儿,还是爬不上去。这当儿,他听见有人在他背后笑。他转过头一看,见有个猎人正在瞧着他。

“朋友,”那位猎人说,“要是你想爬到树顶上去,干吗不把那个葫芦挂在后面呢?”一听到这句很平常的劝告,这个人立刻明白了一个十分深刻的道理,改变了原先愚蠢的妄想。

试问,他明白了一个什么道理呢?

59.形状不规则的水杯

现有一个底部是个圆柱体的水杯,圆柱体部分占水杯高度的3/4,杯子上面的1/4是不规则体,水杯半满。在不把打开杯,仅有一把尺子可供使用的情况下,你采用什么方法能准确的判断出杯子里的水占全部装满时的比例?

60.神奇花园

有甲、乙、丙、丁四个花园,其中甲园的各种鲜花都能在乙园找到,丙园的鲜花种类包含所有的乙园鲜花种类,而丙园中有一些鲜花在丁园也有种植。那么还有哪些园里的鲜花在其他这园里能够找到呢?

61.趣味几何

意大利着名科学家伽利略曾经说过:“大自然用数学语言讲话,这个语言的字母是:圆、三角形以及其他各种数学形体。”几何学研究的对象正是圆、三角形及其他各种数学形体。

一个由36个小方格组成的正方形,如图所示,放着4个黑子和4个白子。现在要把它分割成形状大小都相同的4块,并使每一块里都有一个黑子和一个白子,应怎样分割?

分析:要将图形分成大小相同的四块,可先将图形一分为四,如图(A)

图(A)但这样左上角一块中就出现了两个白子,为此必须将它们割开。但问题要求4块形状大小都要一样,因此只要一块割开,其他3块都要做同样的割开,如图(B)。然后再将原来的分割线去掉一部分。如果去掉近中心的1/3,则黑子就会连成一片;如果去掉中间的1/3,又会有两个白子连在一起。因此只可去掉靠边上的1/3,如图(C)。

图(B)图(C)现在只需要把左边两个白子分开。显然,只要将4条短的分割线延长到边,就能达到目的,如图(D)。到此,图中的6条分割线都不能再延长,只能沿折线分割,成为符合要求的图(E)。

62.节能灶

便民小吃店准备改进炉灶,知道煤厂生产有两种蜂窝煤。大蜂窝煤的直径是小蜂窝煤直径的2倍,3个大蜂窝煤垒起的高度与4个小蜂窝煤垒起的高度相等。

假如砌的炉灶采用3块大蜂窝煤,那么相当于多少块小蜂窝煤的热值?如果按同样热值的那么多小蜂窝煤砌成炉灶,哪个灶更节省?

解答:假设大蜂窝煤半径为R,高度为b,小蜂窝煤半径为r,高度为a,则:

R=2r,3b=4a

大蜂窝煤的体积为πR2·b,小蜂窝煤的体积为πr2·a。

所以πR2·b=π(2r)·34·a

图D(D)图(E)=163·πr2·a

即3πR2·b=16πr2·a

由此可知,3个大蜂窝煤的体积等于16个小蜂窝煤的体积,3∶16也是它们重量的关系。

由于热值与其质量成正比,相同质量的蜂窝煤应该产生相同的热值,所以要砌放3块大蜂窝煤的炉灶,也可以砌成能放16块小蜂窝煤的炉灶,如同图上所示的两种炉膛内的蜂窝煤全部燃烧(令中间小孔不计),其燃烧面积应该是上端面的面积加上侧面的面积之和,于是,对于16块小蜂窝煤,燃烧表面积之和为:

SA=4×4×(πr2+2πra)

=16πr2+32πra

3块大蜂窝煤,其燃烧表面积为:

SB=3×(πR2+2πR·b)

=3πR2+6πRb

因为R=2r,b=34a

所以SB=3π(2r)2+6π(2r)43a

=12πr2+16πr2a

所以SA>SB

由此,小蜂窝煤燃烧面积大,烧得快,不节省煤,而大蜂窝煤燃烧面积适中,烧得慢,省煤。

63.青蛙的对称跳

1985年,第三届五四青年智力竞赛中有这样一道题:

地面上有A、B、C3点,一只青蛙位于地面上距离C点为0.27米的P点,青蛙第一步从P跳到关于A的对称点P1,我们把这个动作说成是青蛙从P点关于A点作“对称跳”;第二步从P1出发对B点做对称跳到P2;第三步从P2点出发对C点做对称跳到达P3;第四步从P3再对A做对称跳到达P4……,按这种方式一直跳下去。若青蛙第1985步对称跳之后到达P1985,问此点与出发点P的距离为多少厘米?

要在短时间内把1985步对称跳都做出来是困难的,这里面一定隐含着某种规律。

设想我们在地面上建立了一个直角坐标系,使出发点P正好是坐标原点,并设A(a1,a2)B(b1,b2),C(c1,c2)。

根据对称跳的定义,P和P1关于A点对称。由于P(0,0),则点P1的坐标为(2a1,2b1)。设P2(x2,y2),由于B是P1与P2的中点,则x2=2b1-2a1,y2=2b2-2a2。实际上,我们只须关心点的第一个坐标。

设Pi(xi,yi),i=1,2,3,4,5,6,我们又有

x3=2c1-x2=2(c1-b1+a1),

x4=2a1-x3=2(b1-c1),

x5=2b1-x4=2c1,

x6=2c1-x5=0。

类似地可知y6=0,这表明P6=P,也就是说,经过关于A,B,C的6次对称跳之后,青蛙又回后到了原出发点,这又可以说成:这样的对称以6为周期。由于1985=6×330+5,所以经过1985步对称跳,实际上相当于只做了5次对称跳,或者说只差一步就跳回到原点,它与P是关于点C对称的两点,因此。

P1985与P的距离=P5与P的距离

=2×(P与C的距离)=2×0.27米

=0.54米=54厘米。

64.影子部队

数学大军中有一支劲旅,称做“影子部队”。它就是“三角函数”,因为它离不开角度,它总是跟随着角度,像它的影子一样。

这天,影子部队随着角度观光了三角形博览会。角度是这里的常客,它也很自负,它说:“任何ABC,三个内角和为180°。”说完没有人理它,它又说:“ABC若是直角三角形,那么Rt∠C=∠A+∠B。”这时影子部队答了话:“凡是有你的地方,就有我存在。至于ABC若满足下列条件:

sinC=sinA+sinBcosA+cosB

则ABC一定是直角三角形。不信,你可以试试。”

证明;先设ABC为任意三角形,有A+B+C=180°

所以右式=2sinA+B2·cosA-B22cosA+B2·cosA-B2

=sin180°-C2cos180°-C2=cosC2sinC2

左式:=2sinC2·cosC2

所以2sinC2·cosC2=cosC2sinC2

因为cosC2≠0

所以2sin2C2=1

sinC2=22

所以C2=45°即C=90°

所以ABC为直角三角形。

65.巷中行

有一个小巷,本来就不宽,充其量只有5米,却遇上修理房屋。巷内架起了两个梯子,一个梯子长8米,另一个梯子长7米。架起来后,行人走到那里就皱起了眉头。请你计算一下,这样架着梯子,人在巷中行走,有妨碍没有?

解答:设巷宽DB=5米,两个梯子AB=8米,CD=7米。

令EF=x,

FB=x

因为EFBC=DFDB,

BC=CD2-DB2,

DF=DB-y

所以x72-52=5-y5

所以同理:

EFAD=FBDB

AD=AB2-DB2

所以x82-52=y5

由①、②式,求得:

5-y5·72-52=y582-52

106-26y=39y

y=10626+39=24.512.2=2(米)

又:

x82-52=y5

x=395y

x=6.255×2=2.5(米)

由此可见,两梯子交叉点离地面约有2.5米高,因此并不影响行人通过。

66.松鼠妈妈采松子

松鼠妈妈采松子,晴天每天可以采20个,雨天每天只能采12个。它一连几天采了112个松子,平均每天采14个。请问,这几天当中有几天有雨?

解法(1)松鼠妈妈采112个松子共用了

112÷14=8(天)

如果8天都是晴天,就能采到松子

20×8=160(个)

一个雨天比一个晴天少采松子

20-12=8(个)

现在共少采了

160-112=48(个)

因此雨天有48÷8=6(天)。

解法(2)

松鼠妈妈共用了8天采松子,如果8天都是雨天,只能采松子

12×8=96(个)

一个晴天比一个雨天要多采松子

20-12=8(个)

现在共采了

112-96=16(个)

因此,晴天有16÷8=2(天),也就是6天有雨。

67.庞贝古城

庞贝是意大利的古城,它位于维苏威火山东南麓。它全盛时期到火山爆发把它湮没,正好是横跨公元前后相同的年数。原来人们都不知道有这么一个古城,在挖掘的那年,才发现庞贝已被火山爆发湮没了1669年,而挖掘的工作一直延续了212年,到挖掘结束后,证实与庞贝城最繁华的时期已相距2039年。请问:庞贝城全盛时是哪年?火山爆发把它湮没又是哪年?挖掘工作又是从哪年到哪年?

解答:设庞贝城全盛时为公元前x年,由于它横跨公元前后,火山爆发把它湮没在公元后x年。

设挖掘工作从公元y年到z年,则

y-x=1669①

z+x=2039②

z-y=212③

由①+②,得

y+z=3708④

由③、④联立,得z=1960

由此,y=1748

x=79

所以,庞贝城全盛时为公元前79年,火山爆发把它湮没在公元后79年,挖掘工作从公元1748年一直延续到1960年。

23x=2500

x=3750

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