玩的就是聰明 第2章 題目 (1)
    1.數學的學習捷徑

    據史書記載,古希臘數學家和哲學家歐幾里德(Euclid,公元前300年)曾向托勒密國王提出講解圓分割問題,但是問題還沒提出,這位秉性粗暴的國王就打斷了他,他沖歐幾里德吼道:「我厭惡這些無趣的課程,我不想費心去記那些愚蠢的規則!」聽到這些話後,歐幾里德說:「那麼,就請陛下允許我辭去國王教師的職務,因為只有愚人才會以為學習數學有捷徑可走。」

    這時,宮廷小丑比波突然插話:「完全正確,歐幾里德!」他走到黑板前,「既然歐幾里德不願意再當國王教師了,那我很榮幸能接任這個職務。我會告訴你們,用兒童都能理解和記憶的方法同樣可以講解高深的數學原理。」

    「哲學家們曾說,快樂地學到的東西終生難忘,但是知識不可能在榆木腦袋中生根。不能只讓學生們死記硬背一些規則,一切東西都需要解釋,讓學生用自己的語言來形成規則。只會教授規則的老師只不過是鸚鵡的好老師而已。」

    比波繼續說:「若陛下恩准,現在我就開始講解圓分割問題,為此,我想請教宮廷傳令官湯米·裡德爾斯,用一把小刀沿直線切7次,最多可以把一塊圓餅分成幾塊?」

    「另外,我們再給達摩克利斯劍的故事再點綴一點教益,讓它成為永不被忘記的終生記憶。我想再提出一個問題,這把利劍為什麼要做成彎曲的形狀?受人敬仰的老前輩,歐幾里德先生給我們畫出了第47號命題的圖解。他證明了『斜邊的平方等於兩直角邊的平方之和』。我想請教歐幾里德先生,如果要圍成一塊直角三角形狀的土地,而三邊中有一邊為47根橫桿長,那麼三邊總共需要多少根橫桿呢?」

    宮廷小丑的問題表明了,在奠定數學和幾何基礎的畢達哥拉斯定理上面,再傑出的數學家也還有許多東西需要學習。

    2.凱西的奶牛

    這是一個發生在鐵路上的趣題,頗為驚險刺激。凱西說:「我肯定有時奶牛的感覺比一些普通人的感覺都好。有一天,我的老奶牛站在距離橋樑中心點5米遠的地方,安寧地欣賞著湖水,它突然意識到了離它較近的橋頭方向飛馳駛來一列火車,這時,火車距離較近的一端橋頭正好2倍於橋長,速度是90公里/小時。而我的奶牛,迅速朝火車駛來的方向衝去,最後一條腿剛離開鐵軌時,只差1米就會被火車撞到。如果是照普通人的做法向反方向逃跑的話,它還差0.25米才能逃離。

    請問,你能算出橋的長度與奶牛的速度嗎?

    3.自行車旅行

    地圖上有賓西法尼亞州的23個主要城鎮,通過漂亮的自行車車道相連。問題非常簡單,從費城開始夏季旅行,最終到達伊利,必須途經每一個城鎮,且不能重複路過任意一條道路,請找出這條路線。讀者可以通過城鎮的編號來標明你選擇的路線。為了到達目的地,有時你必須要走彎路,所以,不必考慮路線的長短。

    這裡還有一個自行車問題。富雷德和他的女朋友騎車外出,女朋友的速度是5分鐘1公里。富雷德是一位出色的自行車運動員,他騎自己自行車的速度是3分鐘1公里,騎女朋友的車速度是3分半鍾1公里。走到半路,富雷德車壞了,他們要步行了。帶著自行車走路時,他的女朋友走1公里需要20分鐘,他需要15分鐘。備用輪胎放在家裡,10分鐘可以換上。假若他們上午10點出發,正好下午6點返回,在滿足條件的情況下,假設他們騎到了離家最遠的地方。請問,他們騎車的路程是多少?

    4.出納的煩惱

    銀行出納講了在工作中遇到的一些趣事兒,這些趣事為枯燥沉悶的日常工作平添了生氣,有時候這些趣事也是讓人很費思量的小難題。

    例如有一次,來了一位長者(看上去和普通人沒什麼區別),遞給他一張200美元的支票,說:「給我換一些1元和2元的紙幣,2元的紙幣數目必須是1元紙幣的十倍,剩下的紙幣都換成5元的。」你能幫出納找出什麼解決辦法嗎?

    5.代數基礎課——蹺蹺板趣題

    如果上圖所有小男孩都坐在蹺蹺板的一端,那麼另一端必須要坐多少個小女孩才能保持蹺蹺板的平衡?

    這個題目清楚地闡明了一個基本代數原理:「等式兩邊同時加上或減去同一個數,等式仍然成立。」

    我們用消除法來解決這個難題。蹺蹺板左端有5個男孩和3個女孩,而右端有3個男孩和6個女孩。我們將兩端各減去3個男孩和3個女孩,使左端剩下2個男孩,右端3個女孩。令人驚訝的是,我們發現那2個小男孩的重量正好等於3個女孩的重量。

    那麼,若是蹺蹺板一端坐著8個小男孩,另一端得需要多少個女孩才能讓蹺蹺板保持平衡?

    6.瑞士國旗

    這位迷人的瑞士姑娘是解決幾何圖形問題的高手。她給趣題愛好者們帶來了一些幾何問題。

    她發現了一種巧妙辦法,能使她右手拿的一塊大紅牆紙剪成兩部分,做成一面瑞士國旗。你注意姑娘左手拿的這面國旗,旗子中央的白色十字架實際上是一個空洞。

    姑娘又拿出一面瑞士國旗(如圖1),並把它剪成兩部分,然後用這兩部分拼湊成一個正方形。當然,如果你有辦法用一張正方形的布做成一面瑞士國旗,你就可以輕而易舉地找到解決這個問題的方法,只需把步驟的前後順序對調即可。

    姑娘無意中提到,她還能用瑞士國旗玩其他遊戲。她曾給一個海上信號塔做了一面旗幟。她將正方形布片剪成兩部分,然後拼成了圖2中的旗幟。

    圖2

    說到這種類型的遊戲,我們還要提到另外一個有趣的剪裁難題。把三個小正方形(如圖3)剪開,然後拼成一個大正方形。

    圖3

    除此以外,你還可以試著把這三個正方形拼接成一個希臘十字架,要求剪裁的刀數盡可能地少。

    還有兩道與希臘十字架相關的趣題。把希臘十字架剪裁成兩個部分,然後拼成一個十字架。[問題]把希臘十字架剪裁成三個部分,然後拼成一個正方形。

    7.大餅趣題

    我們下面來看這個問題。房東讓廚師切大餅,用刀子沿直線切6次,每兩條線都要相交,並且不准有重合的交點。請問,最多能把這張大餅切成多少塊?

    8.貓狗賽跑

    讓久經訓練的貓和狗進行10米直線折返跑比賽。狗每一次跳躍有0.3米遠,貓僅僅為0.2米,但是狗跳2次的時間貓能跳3次。那麼,貓和狗誰會獲勝?

    9.代數基礎課——天平

    我們可以從上面的題目裡推出一個原理:「在等式的兩邊同時加上或減去同一個數,等式仍然成立。」我們還能推出:「和相同數字相等的兩個數字相等。」

    可以從圖1中得出,1個圓錐+3個方塊=12顆珠子。從圖2中得出,1個圓錐=1個方塊+8顆珠子。

    這時我們在天平的兩邊都加上3個方塊,由於兩邊加上的東西同等重,天平依然保持平衡。

    圖1說明,1個圓錐+3個方塊=12顆珠子,圖2說明,1個圓錐+3個方塊=4個方塊+8顆珠子,故而,4個方塊+8顆珠子=12顆珠子,那麼4個方塊=4顆珠子。所以方塊和珠子是一樣重的。

    那麼,假如天平左邊有一個圓錐,右邊應該放上多少顆珠子或方塊才能使天平保持平衡?

    10.棋盤問題

    這是一道關於棋盤的問題。題目如下,一色小星星從中間開始移動,經過棋盤上每一顆黑色星星,總共62顆,最後到達白色大星星所在的位置,路線必須是直線,請問白色小星星至少需要直線移動多少次?

    11.軍事戰術

    部隊從一個門進入,經過64個方塊中的每一塊,然後從另一大門出去,請問,部隊應該怎樣選擇路線才能盡可能少轉彎?

    12.野豬問題

    這裡還有一道題目與前面的戰術問題類似,果園的門敞開著,野豬跑進園子偷吃了所有64堆西紅柿後逃跑了,野豬並沒碰到中間的黑色柵欄,共轉了21次直角彎。這裡至少肯定的是,野豬可以不用像圖中給出的路線那樣轉這麼多次彎。

    野豬要逃脫最少要轉幾個彎?

    13.投票問題

    秘書報告:「主席先生,投提議贊成票的原本比反對票多出了1/3,但是,由於之前投贊成票的人中有11票最後改投了反對票,因此我宣佈,由於1票之差,提議最終未通過。」請問共有多少人參加了投票?

    14.大象與小孩

    這有一道給小朋友的題目,它可以充分訓練孩子們的想像力。

    題目是這樣的,若是大象後腿上的鏈子斷了,會發生什麼呢?大象可能壓在一個小男孩身上,也可能吞下另一個小男孩。試著動手,把圖片剪成兩半,再拼起來,結合得最佳方案就是答案。

    15.手錶指北針

    我曾經遇到了一位美國朋友,我問他北方是哪邊,他立刻拿出他的表。我很好奇:「你在你的手錶上裝了指北針嗎?」他回答說:「所有表都可以用作指北針。」我請教他怎麼把手錶當指北針用。當美國朋友得知我不知道這個方法時非常吃驚,他覺得我忽視了一個盡人皆知的生活常識。後來我也遇到了很多沒聽過這個方法的人,故此我推斷,忽視常識這事兒是很平常的。現在我就把這個方法教給讀者朋友,將你的手錶平放在手掌上,讓時針對準太陽的方向,時針和12點方向構成一個夾角,這個夾角的平分線指向就是北方。

    16.猴子爬窗問題

    賣藝人牽著他的猴子來到一幢居民樓下,非要為樓上的觀眾們表演,樓上住戶受不了他的軟磨硬泡,只得向他妥協。賣藝人在表演完後派猴子到樓上去收錢。猴子就拿著一隻碗爬到每一個窗子去向觀者們收賞錢,然後再回到主人的身邊。你能找出一條路線能讓猴子從現在的位置出發,最後回到它主人的肩膀上嗎?要求路線的長度越短越好。

    17.遊行方陣問題

    在聖帕特裡克大遊行上發生了一件有趣的事情。那是第十七次節日大遊行,小伙子們突然發現方陣的最後一排缺了一個人,這對方陣的影響極大,他們不得不補上這個空缺,但是,要補上這個空缺卻不太容易。按照傳統習俗,他們每排站10人,最後一排只剩下了9人,有一個空缺;而站11人也不行,他們只能每排站9人、8人……直到每排只站2人了,最後一排仍然有空缺。請問,現在共有多少人參加遊行?

    18.太極圖問題

    太極圖為美國大北太平洋鐵路公司成立時註冊的正式商標。在公司的貨車、債券、股票、廣告以及列車時刻表上隨處可見。我聽到的最有意思的太極圖故事是著名棒球製造商P·H·泰格先生講的,他說他受太極圖的啟發,設計出了兩件套的棒球套。東方學者們對太極圖的解釋也非常多,並常常含有東方神秘主義,以及廣泛存在於自然界的陰陽之說,道家稱其為「無極而太極」。有人認為太極圖裡隱藏著深奧的數學原理,像中國3000年前的古書這樣記載:「無極生太極,太極生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦。」

    這裡也有兩道與太極圖有關的題目:

    ·用一條連續曲線分割太極圖中的黑、白兩部分(即「陰」、「陽」部分),使整個圓被分切成大小一模一樣的四部分。

    ·將下面的兩塊馬蹄形平均劃分成兩塊,使得到的四塊東西能拼成一個太極圖。

    19.洗衣問題

    查理與弗雷迪把穿得很髒的硬領與袖套,拿到一家洗衣店裡清洗,衣物總共有30件。幾天後,弗雷迪先從洗衣店裡取回了一包清洗好的衣服。他發現其中恰好包括當初送洗的袖套的一半與硬領的1/3,他洗這一包衣物付的洗衣費為27美分。假如4只袖套同5只硬領洗滌費相等。

    請問,查理想將剩下的衣物全部取回還需要支付多少洗衣費?

    20.正方形問題

    把上圖中的紙片剪開,拼成一個正方形,最少共剪幾刀?

    21.鄰居修路

    一個院子中居住著三戶人家。大房子的主人要修一條直通院子大門的路(圖的正下方),左邊的人家要修一條路通向右邊的小門,右邊的人家要修一條路通向左邊的小門,並且三條路都不能與其他路相交叉。該怎樣修呢?

    22.時間問題之一

    同時撥動兩隻表,其中一隻表每小時慢2分鐘,另外一隻每小時快1分鐘。晚間,我再次看表時發覺快表比慢表快了整整一個小時。快表現在的時間如圖所示。請問,兩隻表是在什麼時間啟動的?

    23.時間問題之二

    一個物體在第一秒落下的距離是16英尺(4.8768米),第二秒落下的距離是3×16英尺,第三秒落下的距離是5×16英尺,依此類推。我們製作鐘錶就是運用這一原理!這裡有一道題目,即便是數學專家也得費一點腦筋才回答得出來。假如掛鐘的每分鐘擺動的頻率數和鐘擺的長度數(單位為英尺)一樣,那麼鐘擺的長度是多少?

    24.「小屠夫」問題
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