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本文作者刘瑞祥【遇见】在此感谢刘老师的付出和支持!
在这一系列数字中,我刚开始写6和7的时候,只是偶尔突发奇想。后来我考虑写数字五,然后我写了四和八,三,一和二。其中,三和五都是独立篇,三角形和正五边形两篇是专门写的。既然写了这么多,如果不写下九个十个,显得不完整,那就让我继续努力吧。
数字9和3的共同点是,在十进制中,一个数能被9或3整除,每个数位上的数之和也一定能被9或3整除,反之亦然。这个应该不难证明,但是我之前在一个教育论坛上居然看到一个小学老师问这个问题。对了,我想告诉你,我上初中的时候,发现自己一个数能被17整除——我划掉了一个数的最后一位,剩下的部分减去5次。如果结果能被17整除,那么原数也能被17整除。
数字9、3、7有一个共同点——最后一位数相差1-9倍。这个规律可以应用到相当一类数学游戏中,就是给你一个用不同字母代表数字的乘除公式,让你猜每个字母代表什么数字。此外,数独、三阶魔方等游戏也与九有关。
▲ 求解ABCDE各数值为多少?(答案不唯一)▲ABCDE的价值观是什么?(答案不唯一)
数学科普文章中经常出现的一个问题是为什么0.999…=1。这个题目可以从初等数学,高等数学,数论来论证。那么,你能把一个已知圆截面的小数转换成一个分量数吗?如果你知道十进制,那么其他十进制呢?
在少于十条边的正多边形中,正九边形和正七边形是“仅有的两条”不能用尺子画的正多边形。但是正九边形应该比正七边形简单,因为用半圆画圆心角比较方便。如果用折纸做一个正九边形,应该比正七边形更容易想到点子。
十这个数字对我们来说很重要,因为我们每天都在使用十进制,所谓的科学计数法,国际单位制等等都与它有关。对了,你知道当今世界上哪个大国的单位制最混乱吗?答案是美国,因为只有美国还在使用非十进制的英语体系,就连英国也逐渐淘汰了。但说到时间或角度,人们倾向于用3的倍数作为十进制,因为这样的话,三分就没有分数了。据说这也是一些人为英国体制辩护的原因。
▲ 典型手持科学计算器上的对数键(以10为底的log和以e为底的ln)(图自维基)▲典型手持科学计算器上的对数键(log以10为基数,ln以e为基数)(来自wiki)
十进制对数学的另一个影响是常用的对数。初中学过对数,还记得lg2=0.3010,lg3=0.4771。高三接触对数函数,常用对数,换底公式。我父亲也用的是根据对数原理做的计算尺,现在当然没用了,但在当年很重要。据说钱学森先生曾经自掏腰包给中科大的学生买了计算尺。对数的一个意义是方便我们测量可能相差很多倍的物理量,比如噪音、震级、地震震级等。,这些都与对数有关。现在直接把对数描述成指数的逆运算,而历史上是先发明了对数再发现对数和指数的关系。毕竟历史和数学本身的逻辑是不一样的。再比如微积分是按照积分-导数-极限定义的顺序发明的。先不说这个,就问你,你会证明lg2是无理数吗?
▲ 计算尺上的游标(图自维基)▲计算尺上的光标(来自Wiki)
虽然人类使用十进制很方便,但计算机只能是二进制。但是这种差异,再加上计算机的字长和内存有限,导致计算机的浮点运算出现错误。比如我用GWBASIC语言在286上计算3 ^ 4,得到的结果是81.00001(小数位可能有错,但肯定不是确切的81),而3*3*3*3的计算不会产生错误。原因是前者在计算机内部使用自然对数和指数运算,导致浮点小数产生误差。我不同阶段的计算机老师都在谆谆教导我——如果你想在程序中判断两个浮点数是否相等,只要小于一定的误差,就一定要注意。
▲ 正十二面体和正二十面体及正投影图形▲正十二面体、正二十面体、正投影图形
先说用尺子把圆分成十份的方法。我们本来可以做一个内接正五边形的圆,然后等分每一个弧,但是这个程序太烦人了。直接做圆半径的黄金分割更简单,得到的大截面就是正五边形内切圆的边长。进一步画一个正五边形也很容易。最后,正十二面体和正二十面体虽然表面上没有正十边形,但是如果每个面都投影在底部,就很容易出现十条平分线的圆。
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