登陆注册
8187900000023

第23章 数学教学的趣味运用故事(20)

115.生命的数学现象

生命的数学现象到处可见。

扔一块骨头,狗看到了,会毫不犹豫地沿直线方向追去。我们自然不会相信狗懂得两点之间的距离,以直线为最短,只是生存的本能,促使它这样行动罢了。

动物的骨骼,各部分都有一定的比例关系。这种比例关系,已经成为研究古生物的重要方法。

更有趣的,是最近有科学家对动物的肠子长与身长作了调查,发现兔子、山羊的肠长与身长的比大,老虎、狼的肠长与身长的比小。他们认为:食草动物,肠长与身长比大,性格温和;食肉动物,肠长与身长比小,性格凶暴。这是因为兔子、山羊吃草,老虎、狼吃肉,草比肉难消化,需要的时间长,所以肠子也就相对长一些了。

根据这种认识,他们又对以肉食为主的西方人和以素食为主的东方人作了调查,发现西方人的肠长与身长的比,几乎普遍小于东方人。于是,在他们看来,这就是东方人比较文雅、西方人容易激动的一个原因。

尤其令人惊异的是蜜蜂。这种小昆虫,能够把蜂房正六棱柱底部的三个全等菱形的钝角,都建造成109度。计算确定,这样的蜂房消耗材料最少。今天,我们已把蜜蜂和各种飞禽走兽,都请进了仿生学中来,充当我们的老师。

蔓生植物牵牛花、菜豆、蛇麻草等,是沿着螺旋线的方向,缠绕其他植物往上长的。还有榆树的叶子,橡树的枝条,也是按照螺旋线排列的。根据数学的分析,这样可以最有效地接受阳光照射。蜗牛壳、牛角等是螺旋形。甚至松鼠在树干上相互追逐,也是沿螺旋线奔跑的。这是从树顶的一边到树底的另一边的最短线。

蛋白分子和核酸分子的空间结构,也是螺旋形结构,被称为生物的基本结构。

世界上大部分地区的妇女头发是直的,有人认为直发不够美观,老去烫成卷发。可是,非洲很多地区的妇女,头发生下来就是卷的,有人认为卷发不够美观,又老去烫成直发。天然卷发的角肮蛋白结构呈螺旋形,不烫就直不了。

长期自然选择的结果,生物按照数学法则来选择适应本身需要的形状,这种事例太多了。

西瓜为什么长成球状?任何同体积的几何体中,以球的表面积最小。西瓜长成球状,就可以减少表面水分散失,有利于它传种接代。这个特点,正好符合人爱吃果肉、不爱吃瓜皮的愿望。

竹子长成空心圆锥形,可以用有限的表面积,获得尽可能大的体积,这对提高它的生存能力有利。不过,也有反常的情况。前不久,在湖南发现了二十多亩方竹,竹竿截面呈正方形。

植物的叶子有叶脉。叶脉是输送水分和养分的交通线。科学家发现,各种植物叶子的几何形状虽然千差万别,可是叶脉的图案,却与叶片形状有着最经济的对应关系。叶脉的图案,能使维管束的数量最少,而运输效果最好。已经有人提出来了,将来设计工厂或者城市的管道系统时,应该向植物的叶脉学习。

116.少了一元钱

楠楠的妈妈下岗后,在市场卖茶叶蛋,生意还不错。双休日到了,楠楠帮妈妈卖蛋,她把蛋分成两份:大茶叶蛋30只,一元两只;小的、有点碎的有30只,一元三只。很快,茶叶蛋卖光了,共收入1×(30÷2)+1×(30÷3)=25(元)。

下午,楠楠又去市场卖茶叶蛋,还是60只。她想,分蛋很麻烦,干脆我把蛋放在一起搭配着卖。大的一元两只,小的一元三只,合起来就是两元五只,价格和上午的一样。很快,茶叶蛋又卖完了。可是,楠楠一点钱,发现下午只卖了24元钱。

同样是60只茶叶蛋,价格不变,只是用不同的方式卖,为什么下午会少卖1元钱呢?回到家,楠楠仔细思索,又拿出笔在纸上画画算算,终于弄明白了。

原来,按上午的卖法,大小茶叶蛋各有30只。但是如果以下午的卖法去卖,卖出5个为一批,那么当自己卖出十批后,已卖出20只大茶叶蛋,30只小茶叶蛋,也就是这时一元三只的蛋已经没有了,只剩下一元两只的蛋。这十个蛋按上午的卖法,应该卖到5元,但自己还是以两元钱五个的搭配方式卖出,只卖了4元,所以搭配的这60个蛋比分开卖的要少1元钱。

117.你身上的计算器

我们的手也能成为一个可以进行简单计算的计算器。这里有一个小窍门:计算9的倍数时,如图中所示,从左到右给你的手指编号。现在选择你想计算的9的倍数,假设这个乘式是7×9。只要像图示那样,弯曲标有数字7的手指。然后数弯曲的那根手指左边剩下的手指数是6,它右边剩下的手指根数是3,将它们放在一起,得出7×9的答案是63。

118.多少只袜子才能配成一对

如果你从装着黑色和蓝色袜子的抽屉里拿出两只,它们或许始终都无法配成一对。可是如果你从抽屉里拿出3只子,那么,不管成对的那双袜子是黑色还是蓝色,最终都会有一双颜色一样的。如此说来,只要借助一只额外的袜子,数学规则就能战胜墨菲法则。

当然只有当袜子是两种颜色时,这种情况才成立。如果抽屉里有3种颜色的袜子,例如蓝色、黑色和白色袜子,你要想拿出一双颜色一样的,至少必须取出4只袜子。如果抽屉里有10种不同颜色的袜子,你就必须拿出11只。根据上述情况总结出来的数学规则是:如果你有N种类型的袜子,你必须取出N+1只,才能确保有一双是完全一样的。

119.火车相向而行的问题

两列火车沿相同轨道相向而行,每列火车的时速都是50千米。两车相距100千米时,一只苍蝇以每小时60千米的速度从火车A开始向火车B的方向飞行。它与火车B相遇后,马上掉头向火车A飞行,如此反复,直到两辆火车相撞在一起。这只苍蝇在被压碎前一共飞行了多远?从火车出发到相撞的这一小段时间,苍蝇一直以每小时60千米的速度飞行,因此在两车相撞时,苍蝇飞行了60千米。所以不管苍蝇是沿直线飞行,还是沿“Z”形线路飞行,或者在空中翻滚着飞行,其结果都一样。

120.抛硬币并非最公平

抛硬币是做决定时普遍使用的一种方法。人们认为这种方法对当事人双方都很公平,因为他们认为钱币落下后正面朝上和反面朝上的概率都一样,都是50%。但是有趣的是,这种非常受欢迎的想法并不正确。

首先,虽然硬币落地时立在地上的可能性非常小,但是这种可能性是存在的。其次,即使我们排除了这种很小的可能性,测试结果也显示,如果你按常规方法抛硬币,即用大拇指轻弹,开始抛时硬币朝上的一面在落地时仍朝上的可能性大约是51%。

之所以会发生上述情况,是因为在用大拇指轻弹时,有些时候钱币不会发生翻转,它只会像一个颤抖的飞碟那样上升,然后下降。如果下次你要选出将要抛钱币的人手上的钱币落地后哪面会朝上,你在抛之前应该先看一看哪面朝上,这样你猜对的概率要高一些。但是如果那个人是握起钱币,又把拳头调了一个个儿,那么,你就应该选择与开始时相反的一面。

121.同一天过生日的概率

假设你在参加一个由50人组成的婚礼,有人或许会问:“我想知道这里两个人的生日一样的概率是多少?此处的一样指的是同一天生日,如5月5日,并非指出生时间完全相同。”

正确答案是,大约有两位生日是同一天的客人参加这个婚礼。如果这群人的生日均匀地分布在一年的任何时候,两个人拥有相同生日的概率是97%。换句话说就是,你必须参加30场这种规模的聚会,才能遇到一场没有宾客出生日期相同的聚会。

两个特定的人拥有相同出生时间的概率是1/365。问题的关键是该群体规模的大小。随着人数增加,两个人拥有相同生日的概率会更高。在10人一组的团队中,两个人拥有相同生日的概率大约是12%。在50人的聚会中,这个概率大约是97%。然而,只有人数升至366人(其中有一人可能在2月29日出生)时,你才能确定这个群体中一定有两个人的生日是同一天。

122.数学风力的影响

盛夏,天气闷热。一天,物价检查员小李走进一家副食品店,在水产组柜台前站下来,借头顶上旋转的吊扇解热。

这时一位中年妇女走近柜台买了1千克小虾。买后,这位妇女似乎觉得分量不够,就顺手把装虾的纸袋拿到一个公平秤上一称,发现少了25千克,这位妇女立即要求营业员补上,并批评营业员缺斤少两,克扣群众。

营业员把虾要过来重称了一下,不多不少,还是1千克。这一切都被小李看在眼里。

正当营业员和这位妇女争辩时,小李走上前用几句话道出了其中的奥秘,使营业员和这位妇女心服口服,然后营业员心悦诚服地给这位顾客补上25克虾。

原来吊扇旋转的风力对称形成了一种压力,所以出现了轻微涨称的现象。

123.生活中的“12”规律

平时空闲的生活中,您有留意过12这个数吗?如果你仔细观察,就会发现,它和我们的生活密切相关,它就在我们身边。你看,一年有12个月,钟表上有12个数,时针转一圈是12个小时。在我国和亚洲一些国家,人的属相有12生肖。还有,12件商品是一打,一个篮球队有12名队员,就连足球比赛罚点球的英制长度也是12码。

有趣的是,人体的某些结构也和12这个数结下了不解之缘。人的身体有12对脑神经,我国传统的中医学认为,人有12经脉。小肠的第一部分叫12指肠,就是说它的长度相当于12个横指。人体的两个眼球共有12块成对分布的眼外肌,使眼球能灵活地转动。人体的脊椎骨中共有12块胸椎,分别和肋骨相接。肋骨弯曲如弓,保护着心和肺。从胸椎通出12对神经,在中枢神经和胸腹部肌肉皮肤之间建立起灵敏的神经联系,构成完整的体系。

12就在您的生活中。仔细观察看,在你的周围还有12吗?

在忙忙碌碌的生活中,您不妨放下脚步,细心体会生活中的有趣事物,您会发现原来在我们的生活是这么的美好。

124.动物习性中的数学

冬令时节,天寒地冻,小猫、小狗在睡觉时,不是我们想象中的那样趴着身子,而是喜欢蜷缩着。那么你是否想过这是为什么呢?它与数学有联系吗?我们先来思考一道熟悉的数学问题,题目是:用12块棱长1厘米的正方体小木块搭成不同的长方体,共有几种不同搭法?

通过动手搭拼、试验,得到4种不同的搭法。

利用学过的知识,可知道这4个长方体的体积都相等,而它们的表面积分别为:50(平方厘米)、40(平方厘米)、38(平方厘米)、32(平方厘米),即(图4)的表面积最小。

这道题表明这样一个数学规律:在体积相等的情况下,小正方体之间的重合部分越多,其表面积就越小。

根据这个数学规律,我们不难悟出:小猫、小狗在冬天喜欢蜷缩着身子睡觉,正是在体积不变的情况下,增加身子相互重合部分,因此,减少暴露在外面的表面积,也就是受寒面积减少,散发的热量也会减少。小猫、小狗在冬天蜷缩着身子睡觉可以起到防寒保温的作用。

125.数列的应用——复利

让我们来先来看一个有关阿瑞和阿杰的小故事吧。阿瑞和阿杰同时大学毕业,阿瑞在内地家乡找了份工作,而阿杰则南下深圳求发展。两人找到的工作薪水一样高,都是年收入3万元。

阿瑞的家乡每年经济发展速度是1%,而阿杰所在的深圳则是3%,让我们来看看40年后,都发生了些什么?40年后,阿瑞、阿杰都已62岁了,这时,阿瑞的年收入变成了4.5万元,而阿杰的收入变成了每年9.8万元,整整比阿瑞多了2倍多。

原因究竟在哪儿呢?为什么40年的光阴会发生这么大的变化?其实根本原因就在那2%的增长率差异和40年的时光荏苒上。

在讲70规则之前,得先给你介绍一下什么叫复利?复利是个和单利相对应的经济概念,单利的计算不用把利息计入本金计算;而复利恰恰相反,它的利息要并入本金中重复计息。

比如你现在往银行存入100元钱,年利率是10%,那么一年后无论您用单利还是复利计算利息,本息合计是一样的,全是110元;

但到了第二年差别就出来了,如果用单利计算利息,第二年的计息基础仍是100元,利息也就仍是10元,本息合计就是120元。

可复利就不一样了,第二年的计息基础是110元,一年下来利息就变成了11元,本息合计就成了211元,已比单利计算的多了1元钱,如果本金再大一点,年限再长一些,差距之大可想而知。

现在再向你介绍一个被称为70规则的古老规律,或许它能帮你更清楚的了解增长率和复利的巨大威力。按照70规则,如果某个经济变量每年按X%增长,在将近70/X年以后这个变量就会翻一番。

阿瑞身处经济发展速度为1%的内地,要翻一番需要70年的时间,而在阿杰所处的深圳,收入按3%增长,因此,收入翻一番只需要70/3年左右,或23年。这下,你该明白为什么阿杰老来显得比阿瑞阔绰的多了吧。

同类推荐
  • 科学创造未来

    科学创造未来

    发达国家经济的增长点、现代化的战争、通讯传媒事业的日益发达,处处都体现出高科技的威力,同时也迅速地改变着人们的传统观念,使得人们对于科学知识充满了强烈渴求。
  • 生活知识百科(第三册)

    生活知识百科(第三册)

    进入新世纪以来,人们的生活发生了巨大的变化,科学知识比以往任何时期都显著地改变着人们的生活,影响着人们的生活,人们开始注重自己的生活质量,提高自己的生活水准。时代在发展,生活在进步,家庭生活知识需要不断更新,因为更完善、更及时地向人们介绍生活知识已经成为大众的普遍需要。本书针对家庭生活知识的方方面面进行了科学的指导,是专门介绍家庭生活知识的百科式的工具书。其对于指导人们的日常生活,帮助人们提高其生活质量,有着其他图书不可替代的重要作用。
  • 特立独行的大科学家(走进科学丛书)

    特立独行的大科学家(走进科学丛书)

    20世纪初期,世界风云变幻,奥地利政府也忙于备战,兰德斯坦纳所从事的医学教育和研究事业不为政府所重视,他只能在极艰苦的条件下进行工作。第一次世界大战结束后,他离开奥地利,来到荷兰海牙的齐肯菲斯,在那里继续研究病理学和血型的工作。他为欧洲的医学科研工作,尤其是免疫化学方面,奠定了坚实的基础。
  • 神秘的谜团(探索宇宙奥秘系列丛书)

    神秘的谜团(探索宇宙奥秘系列丛书)

    宇宙,是这个世界上谜团最多的地方,也是最吸引孩子好奇心的地方。宇宙包含着最神秘的未知和疑问,人类正在以高超的科学手段和不懈的努力不断深入探索宇宙的深处,希望了解人类自身的过去与未来。而地球是我们人类赖以生存的家园。在漫长的岁月中,人类一直在这个星球上繁衍生息。虽然它只是太阳系中一颗普通的行星,但它在许多方面却又是独一无二的:它是太阳系中唯一一颗表面大部分被水覆盖的行星,也是目前所知唯一一颗有生命存在的星球……《探索宇宙奥秘系列丛书》向孩子们展示这个既熟悉又神奇的世界。
  • 青少年应该知道的航空母舰

    青少年应该知道的航空母舰

    本书从航空母舰的基础知识入手,介绍了航空母舰的发展、组建、编队、维护、飞机在航母上的起飞和降落等相关内容。
热门推荐
  • 风你是否还在等我

    风你是否还在等我

    那一年的夏天,也正是这两个小姑娘相互认识的时候,他们彼此都才十三岁,也正是青春懵懂的时期
  • 七夕

    七夕

    《 七夕》中优美生动的文字、简明通俗的语言、图文并茂的形式,把中国文化中的物态文化、制度文化、行为文化、精神文化等知识要点全面展示给读者。
  • TFboys之共同守护的十年

    TFboys之共同守护的十年

    “啊啊啊啊!你们是谁?”邓熙如喊着;但邓熙如却不知道这一次的遇难会遇到朝思暮想的三个帅气的男孩……熙如与唐果又阴差阳错的认识了许可析……如此普通的三位少女,真的会跟三位男孩擦出火花么?还是会跟一起守护十年的苏宸?
  • 寻阳手札

    寻阳手札

    本书是猫猫桑的最新短篇悬疑小说。主要讲述考古队在寻找安阳王古墓经历中发生了种种扑朔迷离的事件,最后得知进入古墓竟是一个阴谋!主角赵荣轩为了查明当年父亲在古墓是如何失踪的,与父亲当年的队友对抗反派,踏上寻找真相之路!!!
  • 圣域剑道

    圣域剑道

    混沌的世界,快意恩仇,无数次的重生,只为寻找到那未知的理想乡。
  • 都市邪尊

    都市邪尊

    “你是神马东西啊,啊,变态黑丝女啊”“你这个猥琐的仆人,叫我邪神大人”少年从此过上了幸福快乐的生活
  • 洞仙歌之天一书坊

    洞仙歌之天一书坊

    烟云赵宋,创千秋昌盛,文脉传承汉唐正。欲迁都,险峻输了德行,胡虏乱、征战徒劳少胜。汴梁街道阔,浩瀚书林,浓墨飘香引龙凤。走马造鳌山,歌舞升平,阑珊处、频添华梦。待酒醒、秋风扯衣寒,怕倾诉衷肠、恨千钧重。(词牌:洞仙歌,律按中华新韵)
  • 女人的28个家庭掌权习惯

    女人的28个家庭掌权习惯

    本书主要阐述女性科学,正确的持家方法,如何处理家庭生活中遇到的问题,怎样使婚姻生活和谐美满,引导读者用平和的心态面对家庭生活中的问题,处理夫妻间的关系,为女性读者在家庭中处于主导地位提供科学合理的建议。
  • 月似你的眼

    月似你的眼

    一个女人是用什么方式来表达她有多爱你的。爱和恨都取决于那个对她影响最深的男人。
  • 火影回归

    火影回归

    上辈子被你们任人宰割,这辈子我要你们十倍奉还。天下唯我称霸