内容简介
21世纪将是科学技术继续飞速发展和知识经济全球化的世纪。作为高新科技基础和前沿的信息技术、生命科学和基因工程等将有新的突破和发展。中国在经历了20多年的改革开放之后,科学技术、经济规模和综合国力都有了巨大的改观和进步,取得了令全世界瞩目和惊叹的成就。但与世界发达国家相比还有相当的差距。教育救国,科教兴国,赶上并超过世界发达国家,站在世界高新科技的前沿和世界强国之列,这是每一个中国人都为之神往和奋斗的理想与事业。而理想的实现和事业的发展,不但要靠我们这一代人的继续努力,而且更是下一代人的重任,他们才是中国和世界21世纪的真正主人。从这个意义上说,在青少年中引导和培养学科学、爱科学的兴趣和志向,普及科学技术的新知识,培养科学精神,掌握科学方法就不仅仅是学校教育的重要内容和任务,也是全社会,包括科学界、出版界应该给予充分重视的一件事。
《21世纪十万个为什么:数学之谜(彩色图解版)(2012年白金修订版)》努力向青少年传播当代各学科科学研究的新见解、新知识,文章通俗易懂,相信会博得青少年读者的喜爱。作为一名科技工作者,我对此书的出版表示诚挚的祝贺。
内页插图
目录
PART ONE 数学基本常识
为什么要学好数学?
你知道算术的由来吗?
什么是盈亏问题?
什么是数学模型?
你知道中国最早的数学书是哪一部吗?
你知道菲尔兹奖吗?
数学方法能不能取代科学实验?
圆周率∏到底等于多少?
你知道什么是十进制吗?为什么日常生活中使用十进制?
60进位制是谁最早提出来的?
PART TWO 代数学
你知道数是怎么来的吗?
数的“家族”有多大?
阿拉伯数字是阿拉伯人创造的吗?
你知道罗马数字I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ的含义吗?
无理数是怎样被发现的?
什么是虚数?
0的意义就是没有吗?
什么是质数?
偶数与整数哪个多?
什么是相亲数?
怎样判断一个数能不能被2、3、4、5、6、7、8、9、11等数整除?
连乘积的数尾巴上有多少个0?
孪生质数有无穷多对吗?
什么叫反序数?
什么是回文数?
什么是近似值?
0.1 =0.1 0吗?
8:11妙在哪里?
数字也有“冰雹”吗?
你知道神奇的“缺8数”吗?
真有“未算先知”吗?
数有善恶、吉利与不吉利之说吗?
兰特纸草书上写的是什么?
你知道“孤独的7”吗?
你知道怎样把循环小数化成分数吗?
什么是杨辉三角?
侧面堆成三角形的一垛钢管,为什么数一下底层钢管的数目,就能算出它的总数?
怎样快速缩小范围?
你知道神奇的幻方吗?
你知道“哥德巴赫猜想”吗?
你知道证明“费马大定理”的历程吗?
PART THREE 几何学
什么叫几何?
用一副三角板能画出多少个角?
求各种柱、锥台体积的万能公式是什么?
算术平均与几何平均有什么不同?
为什么鞋钉的截面不是圆的?
为什么人和动物在黑暗中不可能走成直线而必然走成曲线呢?
你能测量金字塔的高度吗?
在一切周长相等的封闭图形中,三角形、正方形、圆形哪个图形的面积最大呢?
为什么工厂的大烟囱都做成圆台形?
路灯下的人影是怎么变化的?
怎样不渡河而知河面的宽度?
航海图上最短的航线是直线吗?
音乐厅的天花板为什么是椭球面?
飞机的双翼是对称的吗?
各走各的路线,怎样走才能不交叉?
你能在纸上一下剪出五角星吗?
怎样把两个或三个同样大小的正方形拼成一个大正方形呢?
骑自行车时,车轮的内、外圆周是怎么运动的?
一刀切豆腐,你能切出三、四、五、六边形吗?
你知道游泳圈的浮力有多大吗?
你能画出雪花的外形吗?
你知道动物中的数学家吗?
你知道奇妙的麦比乌斯圈吗?
七巧板是怎么来的?
你知道引人入胜的魔方吗?
不作任何度量能测出平面上的角吗?
如何快速画出五角星?
你知道1°的视角有多大吗?
你知道怎样把圆周展开吗?
用一根绳子,能算出大树的直径吗?
探险家走了个正方形,怎么变成三角形了呢?
怎样使一个瓶塞对三个不同瓶口的瓶子都适用?
“勾三股四弦五”是什么意思?
什么是完美正方形?
PART FOUR 概率与统计
你知道什么是概率吗?
为什么说统计无处不在?
商店进货时,为了保证商品的质量,所有商品都要检验吗?
保证医生与病人不互相感染的干净手套有几只?
你知道掷硬币的学问吗?
东东从家到学校,要乘1路或4路公共汽车,可是为什么东东总觉得乘1路车的时候多呢?
能告诉我,用1分、2分和5分的硬币凑成1角,有多少种方法吗?
1000个盘子如何放进10个箱子中?
你能一下子检查出10箱钢珠中哪一箱是次品吗?
你知道“三人行,必有我师”中的数学原理吗?
池塘的平均水深1.2 米,你知道是什么意思吗?
电话号码从7位升到8位,能增加多少用户呢?
抽签时,是先抽划算还是后抽划算?
卡拉OK比赛算分时为什么要去掉最高分和最低分?
你会计算单循环足球比赛的比赛场数吗?
围棋盘上有多少个正方形?
下棋时,会不会出现完全相同的棋局?
你能估算出池塘有多少鱼吗?
PART FIVE 代数学的应用
你能从墓志铭上算出数学家的年龄吗?
一昼夜钟表的分针与时针能重合几次?
怎么分都有剩余的苹果,总数有多少个呢?
怎样跑接力赛成绩会更好?
油坛里的8千克油该怎样平分?
怎样速算出任何一天是星期几?
你知道闰年和闰月是怎么来的吗?
你知道什么叫“天干地支”吗?
出奇制胜的诀窍是什么?
白兔躲在哪些洞里,狐狸才找不到官?
为什么水结冰体积增大的比率与冰融化时体积减少的比率不等呢?
船在静水中和有流速的水中往返的时间是一样的吗?
为什么不同价格的贺年片合起来卖会少赚1元钱?
你知道怎样算清这笔糊涂账吗?
你玩过15点游戏吗?怎么才能赢?
聪明的古人是怎样解“物不知其数”题的?
怎样把要猜的数从尾巴上露出来?
福尔摩斯是怎样算出华生家中有多少个小孩的?
聪明人为什么能整数分牛?
取硬币有窍门吗?
狼、羊、白菜怎样过河?
怎样判断谁在说谎?
谁是国际间谍?
为什么国王无法把棋盘里的米赏给术士?
你知道由一对兔子繁殖问题引出的数列是什么吗?
田忌赛马为什么能得胜?
“一尺之棰,日取其半,万世不竭’这句话是什么意思?
什么是“理发师悖论”?
你知道蚂蚁举重物引出的数学知识吗?
梵塔与“世界末日”有关系吗?
你知道鸡兔同笼问题吗?
什么是“抽屉原则”?
什么是“柯克曼十五女生问题”?
由地图着色引出了什么问题?
PART SIX 几何学的应用
你知道树叶上也有几何学吗?
不准使用直尺,只有圆规如何把一个已知圆周四等分?
阿凡提是怎样巧取银环的?
由阅兵式引出了什么问题?
在手中没有任何仪器的情况下,你能测出河对岸行人与你之间的距离吗?
蜘蛛结网引出了什么故事?
如何分地?
怎样用数学知识抓小偷?
掷针实验如何求出∏的值?
什么样的图形可以一笔画成?
怎样求出连接五个城市的造价最低的铁路网?
放大镜能放大角吗?
照相机为什么用三脚架而不用四脚架?
你知道商店铁拉闸门的学问吗?
如果瓶中的水不及瓶容积的一半,乌鸦还能饮到水吗?
为什么地砖的形状多为正方形或正六边形?
蜂窝为什么都是六角形的?
你能说出200米赛跑的运动员,在外圈起点比里圈起点超前多少吗?
水塔应建在什么地方,才能使从塔到两个村庄所用的水管总长度最短?
从斜槽滚下来的球沿什么路线下落的时间最短?
你玩过“华容道”这种智力玩具吗?
不移动池塘四角的大树,怎样使正方形池塘面积扩大一倍后,还是正方形?
你知道历史上著名的“七桥问题”吗?
黄金分割的奥妙在哪里?
PART SEVEN 数学与计算机
计算机的惊人运算速度有多神奇?
什么是信息高速公路?
人类早期的计算工具有哪几种?
计算机是专用来计算的吗?
为什么计算机是数字的?
为什么计算机会证明数学定理?
为什么计算机使用二进制计数?
十进制与二进制是如何进行转换的?
你了解八进制和十六进制吗?
十进制数字在计算机中怎样表示?
什么是ASCII码?
计算机在运算中为什么会“溢出”呢?
什么是计算机程序中的算法?
加密与解密是怎么回事?
精彩书摘
这个题目是这样的:有一个人带着一只狼、一只羊、一棵白菜来到河边(我们假设狼是不吃人的)。河边正好有一条空着的小船,渡河时,船很小只能允许主人带一样东西,如果带两样东西上船,船就会沉下去。另一方面,如果没人照管,狼会吃掉羊,羊又会啃白菜,所以,狼与羊、羊与白菜在主人不在的情况下,是不能放在一起的。问主人应当采取什么样的过河方案,才能把狼、羊、白菜都安全地带到对岸去呢?
这个问题称“狼、羊、白菜问题”,是一个古老的智力题,流传很广。它出自英国神学家阿尔奎恩的《益智题》一书。阿尔奎恩也是一位教育家,在逻辑学、神学、数学、天文学方面都有很多著作。
这个问题的正确答案是这样的。主人先带羊过河,因为狼不吃白菜,然后空船返回。第二次带狼过河,到对岸后放下狼,带羊返回。将羊放在此岸上后,把白菜带过河,然后空船返回。第四次把岸上的羊带过河。这时,主人把狼、羊、白菜都带过了河,可以继续走路了。
这真是一个有趣的问题,如果你没有想到返回的船上还可以带回一样东西的话,也许你就解答不出这道题了,这就是求解这道题的关键所在。主人第一次过河时,必须带羊走,因为狼与白菜可以放在一起,没有危险;第二次主人带狼过河,狼到对岸后,如果羊不带回,那么狼会吃羊,所以主人要带回羊;第三次主人带白菜过河,使河对岸出现狼和白菜这种安全的局面;最后一次带羊过河。三样东西就这样全给带到对岸,而且毫无损失。
其实,这个题还有一种解答方案,聪明的读者,你能想出来吗?
那就是主人第二次过河时,带白菜过河,与狼对调下。由于狼与白菜对羊而言,地位相同(一个吃羊,一个羊要吃),所以才有第二种方案。
如果主人带的东西更多,那么在分析这道题时会复杂许多。那时候,就要借助数学工具——图来化简问题,寻求算法了。
怎样判断谁在说谎?
有三个人,张三、李四和王五。张三说李四在说谎,李四说王五在说谎,而王五却说张三和李四都在说谎。你能判断一下:到底谁说的是真话,谁说的是假话吗?
这三个人讲的话,不是真的就是假的。每个人讲真话或假话的可能性,那么三个人共有2×2×2=8种可能性,我们把这8种可能情况列出一张表格来:
从表格中可以看出:张三和李四不可能同时都说假话。因为如果李四说假话,那么张三就是在说真话了,反过来也是这样的,所以表中的第一、第二两行的情况是不可能出现的。
……
前言/序言
《数学奇境:探索数字、形状与逻辑的无限可能》 一、 开启智慧之门,点亮求知之光 在这个充满探索与发现的时代,孩子们的眼中闪烁着对世界无穷的好奇。他们总爱追问“为什么”,渴望理解事物的本质,渴望洞悉隐藏在平凡背后的奥秘。而数学,作为一门揭示宇宙规律、构建理性思维的语言,无疑是满足这种求知欲的最佳途径。 《数学奇境》是一本专为7-10岁充满好奇心的少年儿童量身打造的数学启蒙读物。它并非一本枯燥乏味的教科书,而是一次充满惊喜与挑战的奇妙旅程,旨在点燃孩子们对数学的热情,培养他们严谨的逻辑思维能力,以及解决问题的创新能力。本书将带领小读者们深入数学的殿堂,以一种全新的、引人入胜的方式,探索数字的奥秘,理解几何的魅力,体验逻辑的乐趣,从而为他们未来更广阔的学习道路打下坚实的基础。 二、 数字的魔力:从数数到计数,从加减到乘除 “数”是数学最基础也是最核心的概念。孩子们在日常生活中早已接触到数量的概念,但《数学奇境》将带他们进入一个更深层次的数字世界。 数字的起源与演变: 我们将一起追溯数字的古老故事,了解人类是如何从原始的记号一步步发展出我们今天使用的阿拉伯数字。孩子们会惊奇地发现,即使是最简单的数字,也蕴含着漫长而有趣的演变历史。 数的构成与性质: 奇数、偶数、质数、合数……这些听起来略显复杂的概念,在书中会以生动形象的方式呈现。通过有趣的图示和实例,孩子们将理解数的奇妙属性,例如质数的“孤独”,以及合数的“组合”能力。 运算的趣味挑战: 加法、减法、乘法、除法,这些基本的运算,是孩子们掌握数学的基石。《数学奇境》不会让孩子们陷入机械的计算练习,而是设计了一系列富有挑战性和趣味性的问题。例如,如何快速估算出森林里有多少棵树?如何设计一个最优的生日派对蛋糕分配方案?这些实际应用场景,将让孩子们体会到运算的强大力量和实用价值。 分数与小数的初步认识: 当数量不再是整数时,我们该如何描述?分数和小数将成为孩子们的得力助手。通过分割苹果、分享披萨等直观的例子,孩子们将轻松理解分数和小数的概念,并学会如何比较它们的大小,为将来学习更复杂的数学知识做好铺垫。 三、 形状的语言:认识世界,描绘空间 几何学是研究空间和图形的科学,它渗透在我们生活的方方面面。从建筑的结构到艺术的构图,从自然的形态到科技的设计,无不体现着几何的智慧。 认识基本图形: 圆形、方形、三角形、长方形……这些孩子们熟悉的图形,在《数学奇境》中将被赋予新的生命。我们将探索它们的性质,例如边的数量、角的度数,以及它们之间的关系。孩子们会惊叹于三角形的“稳固”,以及圆形的“无限延伸”。 多边形的世界: 从三角形到四边形,再到五边形、六边形……多边形的世界是多么的丰富多彩!我们将一起认识不同种类的多边形,了解它们命名的由来,并探索它们是如何构成的。 立体图形的探索: 球体、立方体、圆柱体、圆锥体……这些在我们生活中随处可见的立体图形,又隐藏着怎样的数学秘密?孩子们将通过观察和想象,理解它们的表面积和体积,了解它们是如何从二维图形延伸到三维空间的。 对称与模式: 对称之美无处不在,从蝴蝶的翅膀到雪花的结晶,都展现着数学的和谐。《数学奇境》将引导孩子们发现和欣赏生活中的对称现象,并理解对称在图形中的应用。同时,我们将探索各种数学模式,例如斐波那契数列在植物生长中的体现,培养孩子们的观察力和归纳能力。 四、 逻辑的推理:思维的训练,解决问题的钥匙 数学不仅仅是数字和图形,它更是关于逻辑、推理和解决问题的艺术。《数学奇境》将通过一系列引人入胜的谜题和挑战,锻炼孩子们的逻辑思维能力。 数列的规律: 1, 3, 5, 7……下一个数字是什么? 2, 4, 8, 16……这个数列的规律又在哪里?本书将提供各种有趣的数列谜题,让孩子们学会观察、分析、归纳,从而找出隐藏在数字背后的规律。 图形的序列与转换: 观察图形的变化,预测下一个图形的出现。这些视觉化的逻辑题,不仅能锻炼孩子们的观察力,还能培养他们对模式和变化的敏感度。 简单的逻辑推理: “如果A发生,那么B就发生。现在A发生了,那么B会发生吗?”通过日常生活中的简单场景,孩子们将接触到基础的逻辑推理,学会如何根据已知信息得出结论。 解决问题的策略: 当遇到一个难题时,我们应该如何着手?《数学奇境》将介绍一些常用的解决问题的策略,例如分解问题、画图分析、逆向思维等,帮助孩子们掌握系统性的解题方法。 概率与统计的初步概念: 抛硬币、掷骰子,这些简单的概率游戏,将让孩子们初步接触到概率的概念。我们还将了解如何收集和整理简单的数据,并从中得出一些初步的结论,为他们将来学习更复杂的统计知识打下基础。 五、 趣味互动,激发兴趣 《数学奇境》深知,学习兴趣是最好的老师。因此,本书在内容设计上,充分考虑了7-10岁儿童的认知特点和心理需求,将抽象的数学概念融入到生动有趣的故事、游戏和活动中。 引人入胜的故事: 我们将讲述关于数学家的传奇故事,穿梭于古埃及的金字塔,探索神秘的玛雅文明,让孩子们在故事中感受数学的魅力。 脑力激荡的谜题: 从经典的数独到图形猜谜,再到逻辑闯关,本书提供大量形式多样的谜题,让孩子们在玩乐中思考,在挑战中成长。 动手实践的实验: 通过简单的实验,例如折纸、测量、拼搭,孩子们可以亲身感受数学的实际应用,例如面积的计算、角度的测量,从而加深对数学概念的理解。 精美的插图与图解: 本书最大的特色之一便是其精美绝伦的彩色图解。每一个概念,每一个问题,都配有清晰、生动、富有趣味的插图,将抽象的数学知识转化为可视化的图像,让孩子们一目了然,轻松掌握。这些插图不仅是知识的载体,更是激发孩子想象力和创造力的源泉。 六、 培养面向未来的核心素养 《数学奇境》不仅仅是一本教授数学知识的书籍,它更是一份培养孩子未来核心素养的宝贵财富。 批判性思维: 通过分析问题、评估信息、得出结论,孩子们将学会如何独立思考,不盲从,不轻信。 创新能力: 鼓励孩子们从不同的角度看待问题,尝试不同的解决方法,培养他们解决未知问题的能力。 合作精神: 许多数学问题可以通过小组讨论和合作来解决,本书将鼓励孩子们分享想法,互相学习,共同进步。 解决问题的能力: 数学是解决问题的有力工具,通过本书的学习,孩子们将掌握一套系统性的思维方法,能够更自信地应对生活和学习中的各种挑战。 《数学奇境:探索数字、形状与逻辑的无限可能》 就像一扇神奇的大门,邀请小读者们踏入一个充满智慧与乐趣的数学世界。在这里,他们将不再畏惧数字,不再拘泥于公式,而是发现数学的美丽、逻辑的力量、以及解决问题的无限可能。这是一次点亮智慧、启迪未来的奇妙旅程,让每一个孩子都能在数学的海洋中,自由翱翔,收获成长。