形形色色的數學題:大文豪出數學題

形形色色的数学题:大文豪出数学题

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19世紀末,俄國大文豪托爾斯泰也很喜歡數學。他曾在短篇小說《人需要很多土地嗎?》中寫了這樣一個情節:答應分給農夫一天所能走完路程的長度來圈定土地。問:農夫走什麼路能得到土地最多? 正方形、六邊形、還是圓形?

(提示:在周長一定的條件下,什麼形狀的幾何圖形面積最大?答案是圓形。)

下面是托爾斯泰喜歡的第一道數學題:

“割草隊要收割兩塊草地,其中一塊比另一塊大一倍。全隊在大塊草地上收割半天之後,分為兩半,一半人繼續留在大塊草地上,另一半人轉移到小塊草地上。留下的人到晚上就把大草地全收割完了,而小塊草地還剩下一小塊未割。剩下的一小塊要第二天一個人花一整天才能割完。問割草隊有幾個人?”

托爾斯泰本人是怎樣解算的呢?據當時的見證人秦格爾教授講:托爾斯秦認為,既然大塊草地上割草隊全體割了半天,接著全隊的一半人又割了半天。很清楚,這一半人在半天內收割了大塊草地的

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。另一方面,小塊草地相當於大塊草地的

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。以大塊草地為1,那麼在小塊草地上,半隊人割了半天后剩下的草地為為

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。根據題設,這剩下的,一個人一天割完了,這樣就得到一個人的效率一天割大草地的。

大、小草地合在一起是

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,割草隊割了一天總共割了

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說明割草隊共有8人。

托爾斯泰解算得十分巧妙,說明他數學功底很深。托爾斯泰還很注重數學題的直觀解法。據秦格爾教授回憶:“托爾斯泰一生喜歡有趣而又不太難的數學習題,割草問題在托爾斯泰年輕時,就從我父親那裡得到了。當有一次我和他談起了這道題時——當時他已經是一位老人了——托爾斯泰對這道題可以用圖解法求解感到滿意。”

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這個圖的左邊代表大塊草地,右邊代表小塊草地。小塊草地是大塊草地的一半。一個人一天割了,因此,每個正方形都代表兩個人一天所割的草。第一天一共割了四個正方形,說明割草隊有8個人。

托爾斯泰喜歡的第二道數學題:“兄弟五人平分父親遺留下來的三所房子。由於房子無法拆分,便同時分給老大、老二和老三。為了補償,三個哥哥每人付出800元給老四和老五,於是五人所得完全相同。問三所房子總值多少?”

托爾斯泰的解法簡單明瞭:三個哥哥共給兩個弟弟800x3=2400(元),兩個弟弟平分後各得2400+2=1200元),這也就是每個人平分到的錢數。1200x5=6000(元),這是三所房子的總值。

托爾斯泰喜歡的第三道數學題:“木桶上方有兩個水管,單獨打開其中一個,24分鐘可流滿水桶;若單獨打開另一個,則15分鐘可流滿水桶。木桶底上還有一個小孔,水可以從孔中往外流,一滿桶水用兩小時流完。若同時打開兩個水管,水從小孔中也同時流出,經過多少時間水桶才能裝滿?”

托爾斯泰是這樣解的:當兩個水管同時打開,1分鐘後木桶裡有多少水?

從一個水管(15分鐘流滿木桶那一個)1分鐘流出的水佔木桶容積

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,從另一個水管(24分鐘流滿木桶的那一個)1分鐘流出的水佔木桶容積

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,而1分鐘從小孔流出的水為木桶容積的

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因此

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即1分鐘木桶中積有的水為木桶容積的

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,幾分鐘不桶中的水才能滿?

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,即10分鐘可以裝滿。

為了紀念這位熱愛數學的大文豪,後來有人用托爾斯泰生和死的年份也編了一道數學題:“偉大的俄羅斯作家托爾斯泰享年82歲。他在19世紀中度過的比在20世紀中度過的多62年。請問:托爾斯泰生於哪一年?死於哪一年?”

可以先求出托爾斯泰死於哪一年,也就是求出他在20世紀度過了多少年:(82-62)÷2=20÷2=10,即他在20世紀度過了10年,所以死於1910年,而生於1900-72=1828年。

* 節選自《數學大世界》,中國科普大獎圖書典藏書系第四輯,作者李毓佩,湖北科學技術出版社。

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