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变 | 辛酉丑故事数学专栏

好玩的数学  · 公众号  · 数学  · 2019-11-19 06:30

正文

作者 | 重庆 辛酉丑


帽子姐回到家里,老公鼾声如雷,女儿早已熟睡,她怕影响家人休息,没有开灯,摘下帽子、脱了衣裤悄悄钻入被窝,不小心脚蹬到了老公,“哎哟!好冰人。”冬天的脚不是一般的冷,简直就是冰棍。老公醒来有些吃惊,“你们赌注好大?怎么衣服裤子都输光了。”

“没有输得那么惨,几个小钱而已。”帽子姐安慰丈夫。

“经常给你说,赌博发不了财,都是败家玩意儿。”老公心里有些不满。

帽子姐解释道:“这段时间运气不好,如果运气好,肯定会赢回来的。赢钱是我的梦想,一个人可以没有钱,但不能没有梦想。”

老公越听越生气,“赢钱!赢谁的钱?真是执迷不悟!我立即可以证明打牌只有输不可能赢。”

帽子姐:“我偶尔还是赢过几次,你怎么解释?”

老公张开五指对帽子姐说:“还在诡辩!你看,我用拇指代表茶馆老板,其余四个手指头代表你们打牌的赌客,用口诀轮流数指头,看完你就明白了。”

老公一边背诵口诀“叫你不赌你要赌,赌来赌去都是输”,从拇指开头,按“拇指、食指、中指、无名指、小指、无名指、中指、食指、拇指、食指、中指……”,当口诀背诵到“赌来赌去都是输”的“输”字时,将对应的手指弯曲,表示对应的赌客钱已经输完了。然后又从拇指开头,重复上述过程。第一轮弯曲无名指,表示赌客 3 输光了;第二轮弯曲食指,表示赌客 1 输光了;第三轮弯曲中指,表示赌客 2 输光了;第四轮弯曲小指,表示赌客 4 输光了;最后剩下的是拇指,表示茶馆老板一个人是赢家。

帽子姐还是不服气,反问道:“你那个游戏我听数学老师说过,是周期数列的应用,我没心情和你讨论数学。我问你,你说老板是赢家,老板没有参加赌博,他怎么可能是赢家?”

老公气得没法,怒怼帽子姐:“说你是个傻婆娘,你还不服气。你们几个赌客赌来赌去,今天你输,明天她输,不仅浪费时间,还要付茶水钱和机器麻将钱,老板不打牌,天天有钱进账,看你们几个赌来赌去,输赢不是一目了然吗?这么简单的道理你都不明白,还梦想赢钱。”

帽子姐沉默不语,过了一会,道:“不说了,明天我就到采石场去。如果你再看到我打牌,你把手宰了。”

第二天一早,帽子姐开车来到采石场,负责人张婶老远就向她问好,说月姐你不用过来,工地的事我们会帮你打理的。寒暄一会后,帽子姐和几个工人到采石场走了一圈,看了看碎石机,问了问石粉销售情况,拉石粉的车夫也过来向帽子姐打招呼,并说:“月姐,你很少过来,工地上的事你可能不知道,因为石粉的方数我每次都和张婶争吵。我们都没有多少文化,对于石粉的方数都是估算,有时我觉得有 10 方,张婶认为只有 8 方,我们晓得月姐豪爽大方,不在乎几个渣渣钱。大家都知道搞运输的挣的是辛苦钱,我也不是那种斤斤计较的人,只是希望月姐给出一个好的计算方法,保证我们两不相亏,避免为土石方的多少伤和气。”

帽子姐看看地上堆积的石粉,对车夫说:“这些石粉都是锥体形,不用估算,可以利用体积公式算出准确结果。”

车夫说:“看起来像锥体,但它不是棱锥,也不是圆锥,难道也是‘底面积乘以高除以三’吗?即使看作锥体,你看石粉底面不是规则图形,估算底面积误差很大,这也是我们争吵的原因。”

帽子姐说:“你说的有道理,我记得读书时学过棱锥的体积和圆锥的体积,对于这种不规则的锥体,是否也这样算?我确实不明白。待我问问别人再回复你,放心吧,月姐不会亏待你们的。”

回到家里,帽子姐向老公说起计算土石方的事,老公想了想,说:“我觉得肯定还是按‘底面积乘以高除以三’计算,但是,车夫未必相信。听说江城中学的黑娃老师数学很厉害,我们不如请黑娃到工地来,亲自给车夫讲解,这样可以打消车夫心中的疑虑。”

帽子姐听说过黑娃的故事,她选了一个周末,把黑娃老师请到工地上,向车夫介绍黑娃老师,说黑娃是江城名师,数学权威,绝对不会亏待任何一方。车夫上去握着黑娃的手,说:“老师好!”原来车夫是黑娃早年教的学生。

黑娃了解事情经过后,他告诉车夫和帽子姐,任何锥体的体积都是底面积乘以高除以三。

车夫问道:“我记得棱锥和圆锥的体积是底面积乘以高除以三,不知道所有锥体的体积都可以这样算。”

黑娃见车夫有点怀疑,就拿出纸笔,耐心的给车夫和帽子姐讲解:

对于不规则的底面,我们可以近似把底面分割成 个小三角形,

原来不规则的锥体就可以近似分割成 个小三棱锥,这些小三棱锥的高是相同的,它们的体积之和近似等于原来锥体的体积。

尽管底面图形不规则,但是,当 时,

所以

这就是微元法,也许你们不知道,它是数学中很重要的方法。

听了黑娃的讲解,车夫和帽子姐点头称是。帽子姐看了看地上一堆堆石粉,问道:“老师,底面图形不规则,即使用软尺也不方便测量它的面积。你有没有好方法,可以很快算出石粉的底面积和高度。”

车夫:“我们知道,百分之百的准确肯定不可能,我们只要求测出误差小一点的近似值就行。”

黑娃沉默一会,想到了分形几何中的计盒维数,他看了看地上的石粉堆,对帽子姐说:“我看每堆石粉都是依傍岩壁堆放,可以借鉴河边测量水文的方法计算高度,只需在岩壁上每隔 10 厘米标注一个刻度记号就行了,根据这些刻度记号,可以很快估算石粉堆的高度。”

车夫和帽子姐齐夸老师的方法很好,黑娃接着又说:“计算石粉底面积也有简便方法,可以在地面上每隔 10 厘米画一条横线,再每隔 10 厘米画一条竖线,这样底面就被分割成一个个小方格,每个方格就是 100 平方厘米。要计算石粉堆底面的面积,只需数一数它占据了多少个小方格就行了。肯定有些方格只被石粉占据一部分,我们可以按半个方格计算,这样可以很快算出石粉堆底面积的近似值。”

车夫和帽子姐不停摇头,一脸茫然。黑娃见他们没有明白,就拿出一张干净的纸,在上面横竖画了几条线,然后在纸上随手画了一个不规则的图形,并把图形涂成阴影。然后在阴影外侧又画了一个矩形框,如下图:







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