数学故事
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一、”0”、”1”之争 在神秘的数学王国里,胖子“0”与瘦子“1”这两个“小有名气”的数字,常常为了谁重要而争执不休。瞧!今天,这两个小冤家狭路相逢,彼此之间又展开了一场舌战。 瘦子“1”抢先发言:“哼!胖胖的‘0’,你有什么了不起?就像100,如果没有我这个瘦子‘1’,你这两个胖‘0’有什么用?”
胖子“0”不服气了:“你也甭在我面前耍威风,想想看,要是没有我,你上哪找其它数来组成100呢?”
“哟!”“1”不甘示弱,“你再神气也不过是表示什么也没有,看!‘1+0’还不等于我本身,你哪点儿派得上用场啦?”
“去!‘1×0’结果也还不是我,你‘1’不也同样没用!”“0”针锋相对。
“你„„”“1”顿了顿,随机应变道,“不管怎么说,你‘0’就是表示什么也没有!”
“这就是你见识少了。”“0”不慌不忙地说,“你看,日常生活中,气温0度,难道是没有温度吗?再比如,直尺上没有我作为起点,哪有你‘1’呢?”
“再怎么比,你也只能做中间数或尾数,如1037、1307,永远不能领头。”“1”信心十足地说。听了这话,“0”更显得理直气壮地说:“这可说不定了,如0.1,没有我这个‘0’来占位,你可怎么办?”
眼看着胖子“0”与瘦子“1”争得脸红耳赤,谁也不让谁,一旁观战的其他数字们都十分着急。这时,“9”灵机一动,上前做了个暂停的手势:“你俩都别争了,瞧你们,‘1’、‘0’有哪个数比我大?”“这„„”胖子“0”、瘦子“1”哑口无言。这时,“9”才心平气和地说:“‘1’、‘0’,其实,只要你们站在一块,不就比我大了吗?”“1”、“0”面面相觑,半晌才搔搔头笑了。“这才对嘛!团结的力量才是最重要的!”“9”语重心长地说。 二、一个故事引发的数学家 陈景润一个家喻户晓的数学家,在攻克歌德巴赫猜想方面作出了重大贡献,创立了著名的“陈氏定理”,所以有许多人亲切地称他为“数学王子”。但有谁会想到,他的成就源于一个故事。 1937年,勤奋的陈景润考上了福州英华书院,此时正值抗日战争时期,清华大学航空工程系主任留英博士沈元教授回福建奔丧,不想因战事被滞留家乡。几所大学得知消息,都想邀请沈教授前进去讲学,他谢绝了邀请。由于他是英华的校友,为了报达母校,他来到了这所中学为同学们讲授数学课。 一天,沈元老师在数学课上给大家讲了一故事:“200年前有个法国人发现了一个有趣的现象:6=3+3,8=5+3,10=5+5,12=5+7,28=5+23,100=11+89。每个大于4的偶数都可以表示为两个奇数之和。因为这个结论没有得到证明,所以还是一个猜想。大数学欧拉说过:虽然我不能证明它,但是我确信这个结论是正确的。 它像一个美丽的光环,在我们不远的前方闪耀着眩目的光辉。„„”陈景润瞪着眼睛,听得入神。 从此,陈景润对这个奇妙问题产生了浓厚的兴趣。课余时间他最爱到图书馆,不仅读了中学辅导书,这些大学的数理化课程教材他也如饥似渴地阅读。因此获得了“书呆子”的雅号。 兴趣是第一老师。正是这样的数学故事,引发了陈景润的兴趣,引发了他的勤奋,从而引发了一位伟大的数学家.
三、话说唐僧师徒西天取经归来,来到郭家村,受到村民的热烈欢迎,大家都把他们当作除魔降妖的大英雄,不仅与他们合影留念,还拉他们到家里作客。
面对村民的盛情款待,师徒们觉得过意不去,一有机会就帮助他们收割庄稼,耕田耙地。开始几天猪八戒还挺卖力气,可过不了几天,好吃懒做的坏毛病又犯了。他觉得这样干活太辛苦了,师傅多舒服,只管坐着讲经念佛就什么都有了。其实师傅也没什么了不起的,要不是猴哥凭着他的火眼金睛和一身的本领,师傅恐怕连西天都去不了,更别说取经了。要是我也有这么一个徒弟,也能有一番作为,到那时,哈哈,我就可以享清福了。 于是八戒就开始张落起这件事来,没几天就召收了9个徒弟,他给他们取名:小一戒、小二戒„小九戒。按理说,现在八戒应该潜心修炼,专心教导徒弟了。可是他仍然恶习不改,经常带着徒弟出去蹭吃蹭喝,吃得老百姓叫苦不迭。老百姓想着他们曾经为大家做的好事,谁也不好意思到悟空那里告状。就这样,八戒们更是有恃无恐,大开吃戒,一顿要吃掉五、六百个馒头,老百姓被他们吃得快揭不开锅了。 邻村有个叫灵芝的姑娘,她聪明伶俐,为人善良,经常用自己的智慧巧斗恶人。她听了这件事后,决定惩治一下八戒们。她来到郭家村,开了一个饭铺,八戒们闻讯赶来,灵芝姑娘假装惊喜地说:“悟能师傅,你能到我的饭铺,真是太荣幸了。以后你们就到我这儿来吃饭,不要到别的地方去了。”她停了一下说:“这儿有张圆桌,专门为你们准备的,你们十位每次都按不同的次序入座,等你们把所有的次序都坐完了,我就免费提供你们饭菜。但在此之前,你们每吃一顿饭,都必须为村里的一户村民做一件好事,你们看怎么样?”八戒们一听这诱人的建议,兴奋得不得了,连声说好。于是他们每次都按约定的条件来吃饭,并记下入座次序。这样过了几年,新的次序仍然层出不穷,八戒百思不得其解,只好去向悟空请教。悟空听了不禁哈哈大笑起来,说:“你这呆子,这么简单的帐都算不过来,还想去沾便宜,你们是永远也吃不到这顿免费饭菜的。”“难道我们吃二、三十年,还吃不到吗?”悟空说:“那我就给你算算这笔帐吧。我们先从简单的数算起。假设是三个人吃饭,我们先给他们编上1、2、3的序号,排列的次序就有6种,即123,132,213,231,312,321。如果是四个人吃钣,第一个人坐着不动,其他三个人的座位就要变换六次,当四个人都轮流作为第一个人坐着不动时,总的排列次序就是6×4=24种。按就样的方法,可以推算出:五个人去吃饭,排列的次序就有24×5=120种„„10个人去吃钣就会有3628800种不同的排列次序。因为每天要吃3顿钣,用3628800÷3就可以算出要吃的天数:1209600天,也就是将近3320年。你们想想,你们能吃到这顿免费钣菜吗?” 经悟空这么一算,八戒顿时明白了灵芝姑娘的用意,不禁羞愧万分。从此以后,八戒经常带着徙弟们帮村民们干活。他们又重新赢得了人们的喜欢。
四、取数学皇冠上的明珠——陈景润 哥德巴赫是一个德国数学家,生于1690年,从1725年起当选为俄国彼得堡科学院院士。在彼得堡,哥德巴赫结识了大数学家欧拉,两人书信交往达30多年。他有一个著名的猜想,就是在和欧拉的通信中提出来的。这成为数学史上一则脍炙人口的佳话。
有一次,哥德巴赫研究一个数论问题时,他写出: 3+3=6,3+5=8, 3+7=10,5+7=12, 3+11=14,3+13=16, 5+13=18,3+17=20, 5+17=22,„„ 看着这些等式,哥德巴赫忽然发现:等式左边都是两个质数的和,右边都是偶数。于是他猜想:任意两个奇质数的和是偶数,这当然是对的,但可惜这只是一个平凡的命题。
对—般的人,事情也许就到此为止了。但哥德巴赫不同,他特别善于联想,善于换个角度看问题。他运用逆向思维,把等式逆过来写:
6=3+3,8=3+5, 10=3+7,12=5+7, 14=3+11,16=3+13, 18=5=13,20=3+17, 22=5+17,„„ 这说明什么?哥德巴赫自问,然后自答:从左向右看,就是6~22这些偶数,每一个数都能“分拆”成两个奇质数之和。在一般情况下也对吗?他又动手继续试验:
24=5+19,26=3+23, 28=5+23,30=7+23, 32=3+29,34=3+31, 36=5+31,38=7+31, „„ 一直试到100,都是对的,而且有的数还不止一种分拆形式,如 24=5+19=7+17=11+13, 26=3+23=7+19=13+13 34=3+31=5+29=11+23=17+17 100=3+97=11+89=17+83 =29+71=41+59=47+53. 这么多实例都说明偶数可以(至少可用一种方法)分拆成两个奇质数之和。在一般情况下对吗?他想说:对!于是他企图找到一个证明,几经努力,但没有成功;他又想找到一个反例,说明它不对,冥思苦索,也没有成功。
于是,1742年6月7日,哥德巴赫提笔给欧拉写了一封信,叙述了他的猜想:
(1)每一个偶数是两个质数之和; (2)每一个奇数或者是一个质数,或者是三个质数之和。 (注意,由于哥德巴赫把“1”也当成质数,所以他认为2=1+1,4=1+3也符合要求,欧拉在复信中纠正了他的说法。)
同年6月30日,欧拉复信说,“任何大于(或等于)6的偶数都是两个奇质数之和,虽然我还不能证明它,但我确信无疑,它是完全正确的定理。”
欧拉是数论大家,这个连他也证明不了的命题,可见其难度之大,自然引起了各国数学家的注意。
人们称这个猜想为哥德巴赫猜想,并比喻说,如果说数学是科学的皇后,那么哥德巴赫猜想就是皇冠上的明珠。二百多年来,为了摘取这颗耀眼的明珠,成千上万的数学家付出了巨大的艰苦劳动。
1920年,挪威数学家布朗创造了一种新的“筛法”,证明了每一个充分大的偶数都可以表示成两个数的和,而这两个数又分别可以表示为不超过9个质因数的乘积。我们不妨把这 个命题简称为“9+9”。
这是一个转折点。沿着布朗开创的路子,932年数学家证明了“6+6”。1957年,我国数学家王元证明了“2+3”,这是按布朗方式得到的最好成果。
布朗方式的缺点是两个数都不能确定为质数,于是数学家们又想出了一条新路,即证明“1+C”。1962年,我国数学家潘承洞和另一位苏联数学家,各自独立地证明了“1+5”,使问题推进了一大步。
1966年至1973年,陈景润经过多年废寝忘食,呕心沥血的研究,终于证明了“1+2”:对于每一个充分大的偶数,一定可以表示成一个质数及一个不超过两个质数的乘积的和。即 偶数=质数+质数×质数。 你看,陈景润的这个结果,离哥德巴赫猜想的最后解决只有一步之遥了!人们称赞“陈氏定理”是“辉煌的定理”,是运用“筛法”的“光辉顶点”。
五、韩信点兵 韩信是我国汉代著名的大将,曾经统率过千军万马,他对手下士兵的数目了如指掌。他统计士兵数目有个独特的方法,后人称为“韩信点兵”。他的 方法是这样的,部队集合齐后,他让士兵1、2、3--1、2、3、4、5--1、2、3、4、5、6、7地报三次数,然后把每次的余数再报告给他,