沈括和他的隙积术-著名数学家的故事
沈括(公元1031~1095)是我国古代卓越的科学家,他出生于钱塘(杭州)。有一天,他和朋友在一家酒店喝酒时,看到院子里整整齐齐放着一堆酒坛。
“你猜,这堆酒坛有多少个?”朋友好奇地问,“一共有122个。”沈括沉思了一会儿回答。
后来,他的朋友把这堆酒坛搬开来,一个一个点了一下,果然一个不多,一个不少,恰好是122个,猜得真准呀!
原来他是计算出来的,因为酒坛叠得很有规律:每一层都排成长方形,而且下一层比上一层长、宽各增加一个,这堆酒坛有4层,他数得最上面一层长为5个,宽为3个,以下每层依次为6×4个,7×5个,8×6个,合计
5×3+6×4+7×5+8×6=122(个)。
一般地,假定共有n层,最上面一层为ab个,则以下每层依次为(a+1)(b+1)个,(a+2)(b+2)个,…,[a+(n-1)][b+(n-1)]个。所以这堆酒坛的总数为
S=ab+(a+1)(b+1)+(a+2)(b+2)+…+[a+(n-1)][b+(n-1)]。
下面我们来进行推导:
ab=ab,
(a+1)(b+1)=ab+1×(a+b)+12,
(a+2)(b+2)=ab+2×(a+b)+22,
……
[a+(n-1)][b+(n-1)]=ab+(n-1)(a+b)+(n-1)2,
∴S=nab+A(a+b)+B。
其中,A=1+2+…+(n-1)=n(n-1)2,
B=12+22+…+(n-1)2=n(n-1)(2n-1)6。
∴S=nab+n(n-1)2(a+b)+n(n-1)(2n-1)6
=n6[6ab+3(n-1)(a+b)+(n-1)(2n-1)]。
沈括认为通常求体积的各种公式,作为计算对象的形体都是实心的,但他的问题却是形体中间有空隙,因此就把这个方法称为隙积术了,不过,当时沈括把最上面一层的长和宽的个数分别记作a和b,最底下一层的长和宽的个数分别记作c和d,共n层,因此他得到的公式是
S=n6[(2b+d)a+(b+2d)c]+n6+(c-a)
不翻日历你能算出随便哪一天是星期几吗-迷你数学游戏 如果你要想知道历史上一些重要日子,或是未来随便哪一天是星期几,不翻日历,能计算出来吗? 根据历法原理,按照下面的公式计算,就可以知道某年、某月、某日是星期几了。 这个公式是: S=x-1+x-14-……查看详情
推算科学家的年龄-著名数学题大观 一位科学家在几年前逝世,逝世时的年龄是他出生年数的129。如果这位科学家在1955年主持过一次学术讨论会,求他当时的年龄。 分析:要想求出这位科学家在1955年时的年龄,首先必须知道他在哪一年出生。而这个出生年数应满足条……查看详情
为什么装满零件的箱子还能塞进一个零件-迷你数学游戏 某包装工人要把一批圆形零件装箱,他把40个零件放进一个箱子里刚好装满,一点也不松动。但他计算一下后发现,如果每个箱子再能放进一个零件,那么将节省很大一笔钱。你能帮他忙吗? 这个问题表面看来是……查看详情
富兰克林的遗嘱与拿破仑的诺言-著名数学家的故事 同学们,你知道本杰明·富兰克林是何许人吗? 富兰克林利用放风筝而感受到电击,从而发明了避雷针。这位美国著名的科学家死后留下了一份有趣的遗嘱: “……一千英磅赠给波士顿的居民,如果他们接受了这一千……查看详情
默比乌斯带的奥秘-数学为你点迷津 默比乌斯带是拓扑学家们的杰作之一。它使人感到古怪的是:只有一侧的曲面。 它的制做是极为简单的。我们把一个双侧环带随意在一处剪开,然后,扭转一半,即180°。再粘合到一起来形成封闭的环,就得到了默比乌斯带。 但如果……查看详情