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(教育理論、教材、變身)數學教學的趣味知識設計 免費全文 秦 贇 閆 森 線上閱讀無廣告 古希臘與畢達哥拉斯與尤拉

時間:2017-07-23 11:07 /教材小說 / 編輯:理惠
主人公叫幻方,古希臘,畢達哥拉斯的小說叫《數學教學的趣味知識設計》,這本小說的作者是秦 贇 閆 森創作的淡定、技術流、系統流類小說,情節引人入勝,非常推薦。主要講的是:24維納的故事 維納(1894-1964年)是最早為美洲數學贏得國際榮譽的大數學家,關於他的軼事多極了。維納早期在英國,有一次遇見英國著名數學家李特爾伍德(L...

數學教學的趣味知識設計

小說朝代: 現代

更新時間:2018-03-22 15:43

連載狀態: 已全本

《數學教學的趣味知識設計》線上閱讀

《數學教學的趣味知識設計》章節

24維納的故事

維納(1894-1964年)是最早為美洲數學贏得國際榮譽的大數學家,關於他的軼事多極了。維納早期在英國,有一次遇見英國著名數學家李特爾伍德(Littlewood)時說:“噢,還真有你這麼個人。我原以為Littlewood只是哈代(Hardy)為寫得比較差的文章署的筆名呢。”維納本人對這個笑話很懊惱,在自傳中極否認此事。此故事的另一種版本說的是朗(Edmund

Laudau):朗是懷疑李特爾伍德的存在,為此專程去英國自看了這個人。

維納來赴美國省理工學院任職,達25年。他是校園中大名鼎鼎的人物,人人都想與他點近乎。有一次一個學生問維納怎樣解一個巨蹄問題,維納思考片刻就寫出了答案。實際上這位學生並不想知答案,只是問他“方法”。維納說:“可是,就沒有別的方法了嗎?”思考片刻,他微笑著隨即寫出了另一種解法。維納最有名的故事是有關搬家的事。一次維納喬遷,妻子熟悉維納的方方面面,搬家一天晚上再三提醒他。她還找了一張條,上面寫著新居的地址,並用新居的門鑰匙換下舊的鑰匙。第二天維納帶著紙條和鑰匙上班去了。天恰有一人問他一個數學問題,維納把答案寫在那張紙條的背面遞給人家。晚上維納習慣地回到舊居。他很吃驚,家裡沒人。從窗子望去,家也不見了。掏出鑰匙開門,發現本對不上齒。於是使拍了幾下門,隨在院子裡踱步。突然發現街上跑來一小女孩。維納對她講:“小姑,我真不走運。我找不到家了,我的鑰匙去。”小女孩說:“爸爸,沒錯,媽媽讓我來找你。”

有一次維納的一個學生看見維納正在郵局寄東西,很想自我介紹一番。在省理工學院真正能與維納直接說上幾句話、翻翻手,還是十分難得的。但這位學生不知怎樣接近他為好。這時,只見維納來來回回踱著步,陷於沉思之中。這位學生更擔心了,生怕打斷了先生的思維,而損失了某個刻的數學思想。但最終還是鼓足勇氣,靠近這個偉人:“早上好,維納授!”維納地一抬頭,拍了一下額,說:“對,維納!”原來維納正往郵簽上寫寄件人姓名,但忘記了自己的名字……。

25原始的計算工

計算是人類的一種思維活。人類初期的計算主要是計數。最早用來幫助計數的工是人類的四肢(手、、手指、趾)或邊的小石頭、貝殼、繩子等。中國有句古話“屈指可數”,說明人們常用手指來計算簡單的數。

在美國紐約的博物館裡,珍藏著一件從秘魯出土的古代文物,名“基普”,意即打了繩結的繩子。基普是古人用來計數和記事的。傳說公元6世紀,波斯國王在一次征戰中曾命令一支部隊守橋,他把一條打了結的皮帶給留守將士,要他們每守一天解天一個結,一直守到皮帶上的結全部解完才準撤退。

在沒有文字的我國古代,人們用在繩子上打結的方法來計數和記事。一件事打一個結,大事打個大結,小事打個小結,辦完了一件事就解掉一個結。

古人不僅用繩結記數,而且還使用小石子等其他工來計數。例如,他們的羊,早晨放牧到草地裡,晚上必須圈到柵欄裡。這樣,早晨從柵欄裡放出來的時候,出來一頭就往罐子裡扔一塊小石子;傍晚羊柵欄時,去一頭就從罐子裡拿出一塊小石子。如果石子全部拿光了,就說明羊全部圈了;如果罐子裡還剩下石子,說明有羊丟失了,必須立刻去尋找。

26算盤和珠算

算盤是中國人民在期運用算籌計算的基礎上,大約在14世紀左右發明的。從那以,算盤就取代了算籌而廣為流傳,延續至今,一直是我國一種最普遍的計算工之一。用算盤來計算的方法珠算。

除了中國,還有些地區也出現過算盤,但都沒有流傳下來。古代埃及人行貿易時,他們在地上鋪上一層沙子,用手在沙子上劃出一些溝,再把小石子放在溝裡,作加、減法就是增減溝裡的石子。這是最原始的算盤。來,歐洲的商人用刻有槽子的計算板代替沙子,用專門製作的算珠取代了石子。經過多次改,這種計算板類似於我國使用的算盤。但由於歐洲人的計算板是用鋼製成的,笨重而且昂貴,再加上西方人沒有運算訣,使用起來不方,因而逐漸被淘汰了。還有的地區的算盤是用每木條穿著十顆木珠製成的,但由於人們把每顆珠子看作1,不像中國算盤下珠以一當一、上珠以一當五,因此計算起來速度大受限制,使用也不廣泛。

中國算盤以其製作簡單、價格低廉、運算方以易學易記的珠算訣等優點,盛不衰。15世紀中期在《魯班木經》中已有製造算盤的詳介紹。關於珠算術,明代吳敬《九章演算法比類大全》記載最早。1573年我國徐心魯寫了第一本系統介紹珠算演算法的書,1592年程大位又寫了《直指演算法統宗》等,這都加速了算盤的推廣,使珠算流傳到了很多國家。國際上曾多次行過計算速度的比賽,在和手搖計算機及電子計算機的對抗賽中,每次加、減法的速度冠軍都是算盤。因此在有了電子計算機的今天,人們仍廣泛地使用算盤。如本使用算盤的企業仍佔相當比例,英、美、法等工業國仍把珠算列入小學課程。使用算盤和珠算除了其計算功能外,還有鍛鍊思維能的作用。

1980年,我國又推出一種新穎的電子算盤,它把普通算盤於加減、電子計算器於其他的優點融為一,使古老的算盤煥發了青

27簡易計算工納皮爾籌

納皮爾籌是一種能簡化計算的工,又“納皮爾計算尺”,是由對數的發明人納皮爾發明的。它由10木條組成,每木條上都刻有數碼,右邊第一木條是固定的,其餘的都可據計算的需要行拼或調換位置納皮爾籌可以用加法和一位數乘法代替多位數的乘法,也可以用除數為一位數的除法和減法代替多位數除法,從而簡化了計算。

納皮爾籌的計算原理是“格子乘法”。例如,要計算934×314,先畫出寬各3格的方格,並畫上斜線;在方格上方標上9,3,4,右方標上3,1,4;把上方的各個數字與右邊各個數字分別相乘,乘得的結果填入格子裡;最,從右下角開始依次把三角形格中各數字按斜線相加,必要時位,得到積293276。

納皮爾籌只不過是把格子乘法裡填格子的任務事先做好而已。需要哪幾個數字時,就將刻有這些數字的木條按格子乘法的形式拼在一起。

納皮爾籌也傳到過中國,北京故宮博物院裡至今還有珍藏品。

28伽利略發明的比例規

比例規又扇形圓規,是伽利略在1597年左右發明的。這個儀器是由一個框和一頭邊接在框上並能開的兩尺共同構成,每把尺上都有刻度(從框軸開始,以框軸為零點)。

比例規的原理很簡單,僅利用相似三角形的質(即相似三角形的對應線段成比例),可以解決許多問題。例如:

(1)分已知線段為五個相等的部分;

(2)更繪圖的比例;

(3)在繪圖中,從圖裡的已知量a,b,c第四比例量(即x,使得a:b=c:x);

(4)如果以數的平方在一個尺上作刻度,可以數的平方與平方

(5)如以數的立方在一個尺上作刻度,可以數的立方與立方

(6)利用特製的比例規,還可以據算好的刻度測出單位圓的特定度數的弧所對應的弦;反之,據弦偿汝角度,即作為量角器用。

比例規既是幾何作圖的工,又可以用於實際測量和繪圖。它在17世紀的歐洲很流行,並被人們通用了200多年。問世不久,就傳入了中國。1630年羅雅谷在中國寫了《比例規解》一書,介紹比例規的用法。此中國數學家的書中就常有關於比例規的論述。我國故宮博物院內還藏有各種質料和不同型別的比例規幾十

29機械計算機和分析機

算盤、比例規、對數計算尺等等,不能自連續地行運算,也不能儲存運算結果,運算速度也不夠,因而人們就想製造一種能代替人工並速計算的機器。

1642年,法國數學家帕斯卡發明了世界上第一臺機械計算機。這臺計算機是像鐘錶那樣利用齒來實現位,計算時要用小鑰匙逐個玻洞各個數位上的齒,計算結果則在帶數字小的另一個讀數孔中顯示出來,計算結束還要逐個恢復0位。這臺計算機只能做加減法,作也非常複雜,但在當是一個了不起的發明,成了計算工巨相革的起點。以它為基礎,此人們發明了手搖計算機。

手搖機械計算機及來的電計算機,由於四項運算都需要計算人員的作使得計算速度受到限制。為了這一缺點,英國的數學家和管理學家查爾斯·巴貝奇,花費了幾十年的時間,於1833年構思了一種分析機。這種分析機用刻有數字的子來儲存資料,透過齒的旋轉行計算,用一組齒和槓桿構成的裝置傳資料,用穿孔卡片輸入程式和資料,用穿孔卡片和印表機輸出計算結果。由於受當時技術條件的侷限,巴貝奇耗費了大量資金也沒有獲得成功,只是搞了一個機器模型。但是,他的設想為現代電子計算機的誕生奠定了基礎。因而這個機器模型至今還被英國康辛頓博物館收藏著。1890年,霍勒斯依據巴貝奇的設計,製造了一臺機器,在美國人普查工作中大放光彩。

30最早的計算機原型——圖靈機

現代計算機的原型,當推1936年英國數學家圖靈設計的理想計算機(即圖靈機)為最早。圖靈主要是把人們在行計算時的作分解為比較簡單的作。設想一個人在一張紙上做計算,他需要:(1)一種儲存計算結果的儲存器,即紙張;(2)一種語言,表示加減乘除等作和數字的符號;(3)掃描區,在計算過程中,看到的上下左右幾個方格中的數字;(4)計算意向,即在計算的每一階段打算下一步做什麼,例如看到6+9就要準備位等;(5)執行下一步計算。

至於每一步計算,無非是:(1)改數字或符號;(2)掃描區的改,往左位或往右添位等;(3)計算的意向改等。圖靈把問題設想得更簡單一些,把26×32的豎式演算穿在紙帶上:26×32=52+780=832。如果每個數字都用二位數表示,加減乘除、等號也用二數碼錶示,那麼一個計算就得到一條紙帶上的由0和1組成的數串。

圖靈成功地把人的計算活機械化了。從理論上說,解方程,搞近似計算,無非是按照某種演算法,告訴機器在遇到注視格中出現什麼情況時,按什麼計算意向去執行下一步作。因此,凡是人或者其他機器能執行的演算法,圖靈設計的機器都可以做到。

31電子計算機

1946年在美國的賓夕法尼亞大學,誕生了世界上第一臺電子計算機ENIAC。它是一個佔地170平方米、重30噸的龐然大物,由18000個電子管組成,每小時耗電量為140千瓦,每秒鐘可行5000次加法運算。它的最重要的特點是,能按照大編寫的程式自行計算。

從1946年至今,經過40多年的發展,電子計算機的運算速度越來越,複雜程度越來越高,積越來越小,更新週期越來越短。我國的“銀河”巨型計算機的運算速度已達到每秒1億次,國外的先計算機的運算速度還要。就機器本來說,電子計算機已“化”到第四代了。

第一代以電子管為主要元件。利用這一代計算機,人們把人造衛星上了天。

第二代以晶管構成基本電路。開始有了演算法語言和編譯系統。運算速度達每秒幾百萬次,積、重量、耗電量、造價都大大減少。

第三代是中小規模積體電路計算機。這時已有作系統,小型機廣泛應用,有了終端與網路,運算速度達每秒幾千萬次。

第四代是大規模積體電路組成的機器。積與成本大幅度減少。這時製成了微型計算機,在工業、科學研究和家生活中廣泛應用。

第五代電子計算機實際是智慧計算機,有模仿人腦思維過程的能。從1979年起,本等國組織了各方面的專家,開始了對這種計算機的研製,現已取得初步展。

作為一種計算工,電子計算機和一般計算工相比,有以下幾個特點:(1)運算速度。運算速度高的電子計算機每秒能行十幾億次運算。速度較慢的微型電子計算機,每秒鐘也能行10萬次運算。(2)計算精度高。現代電子計算機計算的值可達到64位數。(3)有“記憶”和邏輯判斷能。電子計算機可以記錄程式、原始資料和中間結果,還能行邏輯推理和定理證明。(4)能自行控制,不必人工預。

電子計算機的應用已迅速滲透到人類社會的各個方面。從宇宙飛船、導彈的控制、原子能的研究及人造衛星等尖端科技領域,到工業生產、企業管理、常生活等都不同程度地應用了計算機。有人斷言,現代社會的每一項活中都有電子計算機的蹤跡。

32數的家族成員

1,2,3……

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數學教學的趣味知識設計

數學教學的趣味知識設計

作者:秦 贇 閆 森
型別:教材小說
完結:
時間:2017-07-23 11:07

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