数学中有许多新奇、巧妙而又神秘的东西吸引着人们,这是数学的趣味、魅力所在。伽利略曾说过:“数学是上帝用来书写宇宙的文字。”远在古代人们就对“数”产生了某种神秘感,毕达哥拉斯甚至说:数统治着世界。数的许多颇具神奇、令人叹赏的性质,往往使人们感慨不已。
1.神奇的等式
图1~图5展示了数学之美!
图1 图2 图3 图4 图5 2.神奇的分数
小数点后面是01,02,…09,10,11,…20,21,…
小数点后面两位两位断开后,得到的正好是斐波那契数列:1,1,2,5,8,13,21,…
像图6那样把这18个循环节排成一个18×18的数字阵,刚好构成一个幻方——每行、每列和对角线上的数字之和均为81(严格地说它不是幻方,因为方阵中有相同的数字)。
图63.贾宪三角
(1)如图7,把贾宪三角中的奇数和偶数用不同的颜色区分开来,得到的正好是形如图8所示的分形(谢尔宾斯基三角形)。
图7 图8(2)贾宪三角中藏着斐波那契数列。
如图9,把斐波那契数列左对齐,按如图所示的斜线求和,就可得到斐波那契数列:
1,1,2,3,5,8,…
图9 4.神奇的三阶幻方
任意一个三阶幻方都满足:各行所组成的三位数的平方和,等于各行逆序所组成的三位数的平方和。
图10 5.神奇的0.618…
0.618…被达·芬奇誉为“黄金数”,它广泛存在于建筑、艺术作品和大自然中。有人说:美是算出来的!数学不好就不要搞艺术。
(1)0.618…与斐波那契数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,…
斐波那契数列前后两项之比,越来越接近黄金比值0.618…。
(2)0.618…与维拉斯雕像(如图11)。
图11(3)0.618…与《蒙娜丽莎的微笑》(如图12)。
图12(4)0.618…与“苹果”(如图13)。
图13(5)0.618…与“小康型购物公式”。
有人提出过一个“小康型购物公式”:
小康型消费价格=0.618×(高档消费价格-低档消费价格)+低档消费价格。
它的图示如图14所示。
图14也就是说:你在选购商品时,根据自己的财力状况,若认为高档价格过于昂贵,而低档价格的商品款式、性能等又不尽如人意,那么你可以选购价格为上面公式所给的档次的商品——它的价格中等偏上,堪称“小康”水准。
6.神奇的π
(1)π的展开值中第60~69位的数字4592307816,恰好是0~9这十个数字。π的展开值中连续出现0~9这十个数字的概率为0.00036288…
(2)π计算到小数点后第710100位时,连续出现七个3。
(3)π的前两位数字31、前六位数字314159组成的数是两个回文质数。
(4)π的小数点后三位141,数字和=6=1+2+3;后七位1415926,数字和=28=1+2+3+4+5+6+7。
(5)“密率”355/113是前三个奇数1、3、5双写后,从中间断开分别作为分母、分子的。
(6)任取两个正整数,它们互质的概率为1/π²。
(7)用π的第n位数字去代替图15左图中的n,会得到一张图15右图所示的有趣的数表——各行、各列数字之和分别是5个相同的数。
图15 7.数字黑洞
(1)任选一个四位数(数字不能全相同),把所有数字从大到小排列,再把所有数字从小到大排列,用前者减去后者得到一个新的数。重复对新得到的数进行上述操作,7步以内必然会得到6174。例如,选择8080:
8800-0088=8712
8712-1278=7443
7443-3447=3996
9963-3699=6264
6642-2466=4176
7641-1467=6174
(6174这个“黑洞”叫卡布列克常数)
任选一个三位数,会出现“黑洞”495。
(2)任写一个正整数,比如1995624,将其各位数字中的偶数个数、奇数个数及该数的位数分别记下,即(3,4,7),然后将这三个数按其顺序并列一起组成一个新的数347(它不一定是3位,有可能是4位或4位以上)。这个新数各位数字中偶数个数、奇数个数及该数的位数分别是(1,2,3),再用它们组成新的数123。接下去重复上面的运算,组成的新数仍是123。即任取一个正整数,按照上面的运算,经过有限步骤之后,结果必将落入123的“黑洞”。
8.“二八法则”
(参见“吴振奎,吴旻.数学中的美[M].上海教育出版社,2006:15.”)
空气中氮与氧之比为78:22;人的十个指头中利用率最高的只有两个指头:拇指和食指;人的身体成分中水分与其他物质比约为78:22;地球表面的水陆之比约为78:22。
1897年意大利经济学家帕勒托据此法则曾提出一个近视原理:事物琐碎的多数与重要的少数比适合80:20。其意义在于:在任何特定的群体中,重要的因子(个体)通常只占少数,而不重要的因子(个体)则往往占多数。有人作过统计:商店里20%的顾客占据了商店80%的销售额;字(词)典中有20%的单词最常用。
有人曾断言:“二八法则”是社会进步和生活提高的秘密武器,它影响着整个世界。
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