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《数学奥秘》介绍了许多数的奇妙现象,阐述了一些至今还是谜的数学奥秘问题,帮孩子探索、创造,引导孩子的思维,开发孩子的智力,鼓起孩子攀登数学高峰的勇气。我们相信这一系列趣味数学知识一定会把你迷住,一定会给你力量,一定会给你益处。
请认真讲给孩子听,这里确实有五光十色的珠宝!
这里要向大家介绍的,是数字组成的“宝塔”,它们同样引人人胜,令人着迷。
1. 杨辉数字塔
我们先来看一个古老的“数字宝塔”。这是我国宋朝数学家杨辉记述的一座无限高大的数字塔,称为“杨辉三角形”,在国外,把它叫做“帕斯卡三角形”。科学家帕斯卡发现这个系数三角形的时间比中国晚了数百年。
1
1 1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
1 5 10 10 5 1
1 6 15 20 15 6 1
1 7 21 35 35 21 7 1
……
这个“数字宝塔”有许多有趣的特点。宝塔中的每一个数,都可以由它“肩”上的两个数相加得到。例如,从上向下数,第五横行中,“4”是第四横行上的1与3之和,“6”是第四横行上的3与3之和,“4”又是第四横行上的3与1之和,形成了“V”形“塔层建筑”。
如果将横行的数分别加起来,那么从第一行起,依次得到的和是1、2、4、8、16、32 …… 即是20、21、22、23、…、2n。
将横行的各数字拼起来,就拼成一个有趣的多位数。例如,第一横行是1,第二横行是“11”,第三横行就是“121”,第四横行就是“1331”,第五横行是“14641”,它们分别是110、111、112、113、114。从第六行开始,这个特征就不再保持了。
如果从上向下看,每行的数字个数正好是自然数数列。即第一横行1个数,第二行2个数,第三行3个数……与自然数一样,它可以无限延伸下去。
2.平方数字塔
3.立方数字塔
……
在这座“立方数字塔”中,自然数列的立方,也可以用自然数中奇数相加的和来表示。例如,3是27,用“7+9+11”正好是27。奇妙的是,在用奇数和表示立方数时,每一个自然数的立方数,不再是用从“1”开始的奇数相加,而是按奇数顺序连续排列组成的加法模式来表示。如第一行,13得数的“1”,用 “1”表示;第二行,23得数是“8”,则用“3+5”表示;第三行,33得数是“27”,就用“7+9+11”表示,这样连续排列,真是另有一番情趣。不过,每个自然数的立方数用奇数的和来表示时,奇数的个数也正好是自然数本身表示的值。例如4的奇数和是由4个奇数相加得到的,即“13+15+17+19”。这同“平方数字塔”是一样的。
4.连体双塔
我国西安有个双雁塔(即大雁塔和小雁塔),两塔相映成辉,十分壮观。在数字世界里也有座奇妙而美丽的“双塔”。
这两座塔是“连体双塔”,第一个是平方数,数字由1、11、1111111……构成一个纯清而高雅的自然塔;第二个是第一个数的平方数,也构成一个变化相同、结构精致的数字塔。
第一个塔由1开始,每层增加一个位数,逐一增加,而各位数字都是1,这种结构是很少有的。第二个塔是由第一个塔中相对的平方数得到的,它的结果正好是:每层间得数的数位相差2位。即第一个得数是1,是一位数;第二个得数是“121”,是三位数;第三个得数是“12321”是五位数,依次类推。更奇妙的是:各个得数有着极相似之处。那就是:每个得数都是由自然数的顺排和逆排相组成,第二个得数是121,第三个得数是 12321,第四个得数是1234321……每次多一个自然数,然后再递排下去,十分奇妙。由于这个特点,所以这个数字塔就排到九位数为止,它是一个固定不变的塔。
5.罗汉双塔
……
这座双塔也是连体的,左边是右边的得数。它的特点是,每座塔本身又好像被分成两片,例如,第一个塔(左),它的左边是1、11、111、1111……很像前面那个连体塔的左边,而右边则变成6、56、556、5556……“5”字不断增加,而末尾始终是6,就好像一位精工巧匠在制造这个塔时精心设计的同一个图案一样。这座塔,由于3可以无限增多,是一座无限塔。
6.奇形塔
777777777777
× 777777777777
49
4949
494949
49494949
4949494949
494949494949
49494949494949
4949494949494949
494949494949494949
49494949494949494949
4949494949494949494949
494949494949494949494949
4949494949494949494949
49494949494949494949
494949494949494949
4949494949494949
49494949494949
494949494949
4949494949
49494949
494949
4949
49
604938271603728395061729
777777777777
× 777777777777
7
777
77777
7777777
777777777
77777777777
7777777777777
777777777777777
7777777777777777
7777777777777777777
777777777777777777777
77777777777777777777777
86419753086246913580247
× 7
604938271603728395061729
在人类建筑史上,大多数塔都是呈三角形的,即上小下大,这可能是因为三角形具有一种特定的稳定性,造起塔来比较牢靠,也可以把塔造得很高很高。不过,一些建筑师也设计和建造了不少形状特异的塔。我们的数字宝塔中也有几座形状令人赞叹的塔。
这两座数字宝塔是有关“7”的乘积计算简易竖表,看上去妙趣横生,十分精巧。
同学们一定会发现,这两座数字塔表示的结果完全相同,大有巧夺天工之美,异曲同工之妙。为了帮助大家弄清楚这两座数字塔的原理,我们先来看下面的算式。
77×77 = (7×11)(7×11)
= (7×7)(11×11)
= 49×121
= 49×(10+101+10)
= 490+4949+490
= 5929
把上面算式写成竖式,并省略算式中的一些0,则得到:
7 7
× 7 7
4 9
4 9 4 9
4 9
5 9 2 9
▍素材来源:网络
▍综合整理:凤凰数学 ▍编辑:李老师 ▍审核:王老师
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