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三好学生 | 辛酉丑故事数学专栏

好玩的数学  · 公众号  · 数学  · 2019-09-10 06:30

正文


开学了,谨以此文献给那些勤奋好学而又默默无闻的好学生。


作者 | 重庆 辛酉丑


纬虹这学期表现有些反常,突然喜欢钻研数学难题,放学就往邻居家里串,“叔叔,飞哥回家了吗?”“阿姨,燕子放学没有?”大人们问他有什么事,是不是又要约人斗地主搞赌博?他说:“不是赌博,我想和他们讨论数学题。”


有一天燕子放学回家,纬虹缠着燕子问,燕子有些不耐烦,就说:“纬虹,你自己思考吧!我的作业很多,要抓紧时间做,否则要熬夜。” 纬虹说:“就一个题,你给我讲了,绝对不再打扰你。”燕子拗不过纬虹的死缠烂打,说:“真的只讲一个题吗?拿来吧。”


纬虹写了一个数学题:


解方程:


燕子看了看这个题,说:“纬虹,你们学校的题比我们学校的题难,我们老师不要求解高次方程。”


纬虹说:“我也不知道为什么老师要我们解高次方程?可能想锻炼我们的思维吧!”


“哦,原来如此!这个题可以构造一元二次方程求解。”燕子幡然醒悟,立即写出解答过程:


又有一天,黑娃放学回家,纬虹缠着他问数学题,黑娃觉得有些奇怪,问道:“纬虹,过去都是约我们打台球、斗地主,今天怎么想起问数学题?” 纬虹说:“快要毕业了,你们都那样刻苦努力,我也要拼一下,记得卓依婷的歌吗?《爱拼才会赢》。”黑娃点头说:“确实如此,人没点拼劲怎么行!你要问什么题?”


纬虹写了一个数学题:

漆黑的夜里,甲、乙、丙、丁四位旅行者来到了一座狭窄而且没有护栏的桥边。如果不借助手电筒的话,大家是无论如何也不敢过桥去的。不幸的是,四个人一共只带了一只手电筒,而桥窄得只够让两个人同时过。如果各自单独过桥的话,四人所需要的时间分别是1、2、5、8分钟;如果两人同时过桥,所需要的时间就是走得比较慢的那个人单独行动时所需的时间。

试问:如何设计一个方案,最少需要多少时间才能让这四人尽快过桥。


黑娃心想:要使过桥时间最少,必需让速度最快的人送电筒回来,显然送电筒回来的人只能是甲和乙。现在总共才4个人,可以用枚举法找到答案。想到这里,黑娃就在草稿纸上演算:


方案一: 甲、乙、丙、丁单独过桥的的时间分别是1、2、5、8分钟。

第1步:先让甲丙过去,甲送回电筒,耗时:5+1=6(分钟);

第2步:让甲丁过去,甲送回电筒,耗时:8+1=9(分钟);

第3步:让甲乙过去耗时2(分钟);

方案一总共耗时:17分钟。


方案二: 第1步:先让甲乙过去,甲送回电筒,耗时:2+1=3(分钟);

第2步:让丙丁过去,乙送回电筒,耗时:8+2=10(分钟);

第3步:让甲乙过去耗时2(分钟);

方案二总共耗时:15分钟。


黑娃算了两种方案,然后对纬虹说:“从上述解答过程可以看出:要想节约时间,必需让速度最慢的甲、乙送电筒回来,省去速度稍慢的人的过桥时间。你按这个思路一种一种验证,就可以找到答案,我猜想15分钟就是最短时间。不过这个问题如果推广为N个人过桥,估计很复杂。”


再说一个星期天,纬虹在院坝遇到飞哥,他主动上去调侃,“飞哥,大家都是说你是解题高手、数学大神,我有一个数学题,我们学校所有同学都不会做,你敢不敢试一下?”飞哥是个急性子,最怕别人激他,尤其是别人拿数学难题和他打赌,他就血向上涌不服气,哪怕熬更守夜苦战几天甚至专研半年也不放弃。听纬虹这么一说,飞哥来了兴致,立即问:“什么难题?拿来我试试。”


纬虹写了一个数学题:

10只猴子一起摘了1堆桃子,它们商量决定,先睡一觉再分。过了一会,来了1只猴子,它见别的猴子没来,便将这1堆桃子平均分成10份,结果多了2个,就将多的这2个吃了,拿走其中的1堆。又过了一会,第2只猴子来了,它不知道有1个同伴已经来过,还以为自己第1个到的呢,于是将地上的桃子堆起来,平均分成10份,发现也多了2个,同样吃了这2个,拿走其中的1堆。第3只、第4只、…、第10只猴子都是这样……问这10只猴子至少摘了多少个桃子?


飞哥看完题目,说:“这个题简单,我在杂志上见过‘五猴分桃问题’,这个题肯定是‘五猴分桃问题’改编的,看我秒杀它!”拿出纸笔,写出解答过程:


设这堆桃子有b 0 个,10个猴子分别拿了a 1 ,a 2 ,…,a 10 个桃子(包括吃掉的2个),每个猴子拿走桃子后剩下桃子的个数分别为b 1 ,b 2 ,…,b 10

同理

可得

所以,{b n +18}是等比数列,则

要使

所以,这10只猴子至少摘了10 10 -18个桃子。


还有一天,纬虹早早跑到黑娃家门口叫喊:“黑哥,在家吗?”黑娃爹开门出来,“黑娃还没回家,他说今天班上要办墙报,晚点回来。纬虹,你有事吗?”纬虹说:“一件小事,我想请教黑哥一个数学题。” 黑娃爹说:“热爱学习是好事!继续努力一定能考上好大学。是什么难题?给叔叔看看可以吗?”纬虹说:“我想了好几天 ,一点思路都没有,叔叔帮我看看吧!”


说着,纬虹把作业本给黑娃爹,上面写了一个数学题:

长为L的木棒(L为整数)可以锯成长为整数的两段,要求任何时刻所有木棒中的最长者长度严格小于最短者长度的2倍。例如,长为4的木棒可以锯成2+2两段,而长为7的木棒第一次可以锯成3+4两段,第二次可以锯成3+2+2,这时2+2+3三段不能再锯。问:长为30的木棒最多可以锯成多少段?


黑娃爹看了题目,说:“这个题确实有难度,我也没有好方法,先按第一锯分割的两段木棒的长度进行分类,估计能解答。” 说完就用枚举法一类一类给纬虹讲解:


第一类:30=15+15,仅2段不能再锯;

第二类:

每种情况仅4段不能再锯;

第三类:

最多仅4段不能再锯;

第四类:30=12+18

所以,最多仅6段不能再锯;

第五类:

所以,最多仅5段不能再锯。

综上,最多锯成6段。


过了一段时间,依稀记得是一个周末,小院里突然传来吵闹声,大家颇为好奇。这是文明小区、和平小院,多年来从未出现吵闹现象,即使夫妻间拌嘴也很少。听到吵闹声,左邻右舍、大人小孩都好奇出来看究竟,原来是旺仔爹在教育旺仔,旺仔爹很生气,一副恨铁不成钢的样子,说:“仔细想一想,你是怎么学的,这样读书完全是浪费学费,你看看纬虹,现在扑克都不玩了,别人多努力,今年评上三好学生了。”旺仔娘用衣襟擦了擦眼角,略带哭声地说:“旺仔,不要怪你爹生气,想想爸爸妈妈上班多辛苦,干的活比别人多,拿的钱比别人少,吃了没文化的亏。我们希望你认真读书,不要重复我们的路。没有知识,身处社会底层,逛不完的菜市场,穿不完的地摊货,这样的人生毫无价值。”旺仔哭着说:“妈,我已经很认真很努力了,其实纬虹期末成绩没有我考得好,他今年评上三好学生,全靠他参加学校组织的‘未来星’数学擂台赛。”旺仔不说也罢,他这以说,气得旺仔爹手指叩击桌面咚咚响,说道:“别人都知道参加比赛,你为什么不参加比赛?现在是竞争社会呀!” 旺仔说:“我参加了比赛,那是一种群众性比赛,人人都可以参加,总共四个题,我想了一周,只作起两个题,估计得不了奖就没有投稿,纬虹运气好,四个题全对,他得了第一名,所以,学校破格评他为三好学生。”黑娃爹问:“是不是有一个锯木棒的问题?”旺仔说:“就是那个题最难,我想了好几天,一点思路都没有,全校只有纬虹一个人作对了。”旺仔爹生气地说:“为什么不问问院子的叔叔阿姨?” 旺仔说:“妈妈从小教育我,自己的事情自己做,别人的事情帮忙做,妈妈的事情抢着做。在学校我是‘小红帽’,义务执勤,在家里帮妈妈做家务。”黑娃爹安慰旺仔爹:“荣誉是人人向往的,只要努力就行了,没必要为荣誉背负压力。旺仔是个好孩子,虽然学校没评上三好学生,其实在我们老邻居心中,他是一个五好学生。”


(声明:文中的人物和故事纯属虚构,如果人物姓名和某人相同,纯属巧合,请不要对号入座。)


作者简介: 辛酉丑,重庆潼南人,1991年7月毕业于西南师范大学数学系,重庆南开中学正高级教师,重庆“322”重点人才(二层次),重庆学术技术带头人后备。主持省级课题2项,主研省级课题2项,参与国家级课题2项;参与编写了大学教材《小学数学教育概论》和重庆地方教材《研究性学习》;出版专著《数学与生活》,《数学解题泄天机》,在《数学教育学报》《数学通报》等杂志发表论文70多篇,其中核心期刊20多篇;数学教育论文曾获全国紫京杯数学教育创新论文一等奖,初等数学论文获全国第二届青年初等数学研究奖;指导学生在《数学通报》等杂志发表文章16篇,指导8名学生进入全国高中数学奥林匹克冬令营,中国数学会三次授予优秀教练员。近几年在西南大学、重庆师范大学、重庆教育科学研究院、重庆第二师范学院、重庆三峡学院以及重庆部分区县教师进修学院和一些中学主讲40多场。重庆晚报、重庆晨报等媒体曾专题报道。


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