21.截尾質(zhì)數(shù)
研究過程其實(shí)非常有趣.在利用樹形圖尋找質(zhì)數(shù)時(shí),很快就可以發(fā)現(xiàn),除了只能作為起點(diǎn)的2之外,不可能再有其他的偶數(shù).同理,5只能作為起點(diǎn).此外,當(dāng)以2開始時(shí),下一個(gè)數(shù)只能是3或9,因?yàn)?/font>1或7將使該數(shù)能被3整除.以2開始的完整質(zhì)數(shù)樹形圖如下圖所示,此種質(zhì)數(shù)共有24個(gè).
以下是將其余的此種質(zhì)數(shù)對(duì)應(yīng)至每一分枝終點(diǎn)的數(shù)所做的摘要:
31193,31379,317,37337999,373393,37397,3793,
3797
53,59393339,593993,599
719333,7331,73331,73939133,7393931,7393933,
739397,739399,797
這個(gè)活動(dòng)與左質(zhì)數(shù)(left-handed prime)有關(guān).不過,你也可以做右質(zhì)數(shù)(right-handed prime)的研究,例如12647,在由左向右截尾時(shí)仍為質(zhì)數(shù);或是做雙側(cè)質(zhì)數(shù)(two-sided prime)的研究,例如317或739397.
22.生日巧合
如果不考慮生日巧合的概率,而考慮沒有人生日相同的概率,會(huì)比較容易.
首先考慮A與B兩人生日不同的概率.例如假設(shè)A的生日是在3月25日,則B的生日可能是一年中其他364天中的一天,所以A與B生日不同的概率為364/365.現(xiàn)在考慮第三個(gè)人C.C的生日與A、B不同,則一年中還有363天可能是C的生日,所以C與A、B生日不同的概率為363/365.
故A、B、C的生日都不相同的概率為:
將此論證繼續(xù)沿用至第四人D,就得出他們生日都不同的概率為:
同理,在一個(gè)有30名學(xué)生的班級(jí)中,各人生日都不同的概率為:
耐心地使用計(jì)算器就可以算出這個(gè)值大約是0.294,所以在有30名學(xué)生的班級(jí)中,至少有兩人生日相同的概率是:
1-0.294≈0.7
順便說一句,用上述的論證方式可以證明當(dāng)一個(gè)班級(jí)有23個(gè)學(xué)生時(shí),有兩人生日相同的概率要比學(xué)生數(shù)為偶數(shù)時(shí)高.
23.認(rèn)識(shí)正八面體
實(shí)際做出本題中提到的模型能大大加強(qiáng)學(xué)習(xí)的效果,因?yàn)樵僭趺醋屑?xì)閱讀文字或看圖片說明,也比不上利用模型所得到的經(jīng)驗(yàn)來得直接.
由八面體的一個(gè)頂點(diǎn)出發(fā),每邊只經(jīng)過一次而回到原點(diǎn)的路徑有1488種.
你能找到多少種?
如果你將八面體的邊作拓?fù)渥儞Q(topological transformation)形成如圖1的形式,可幫助你思考所有的路徑.
另有一種做出正八面體的方法,即按照如圖2所示的由等邊三角形組成的展開圖,用紙或卡片制作.將所有的折線刻出印痕,然后將這兩邊的三角形折疊,先把A折至B.要記得八面體的每一個(gè)頂點(diǎn)都有4個(gè)三角形,所以這個(gè)圖應(yīng)該不難折.最后,將畫斜線的三角形折進(jìn)去,你就有了一個(gè)堅(jiān)固的模型,而且可以展開恢復(fù)原狀.
24.郵票冊(cè)研究
(1)英國郵政總局1985年的設(shè)計(jì)如圖1所示,包含3張13p、2張4p與3張1p的郵票.這種設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單,很容易就能
找到國內(nèi)郵件(13p與17p)所需的郵票,而且除了200g限時(shí)信的38p之外,其他郵費(fèi)也都能找到.
可能的解其實(shí)有許多種,都可由郵票冊(cè)中挑選出所有的郵費(fèi).圖2和圖3是其中的兩種.第二種有一個(gè)優(yōu)點(diǎn),就是當(dāng)平信的郵費(fèi)降至12p時(shí)也可以使用;事實(shí)上,還可以寄4封郵費(fèi)為12p的信件(見圖3).
這種問題可使同學(xué)們將算術(shù)運(yùn)用到實(shí)際生活中去.
(2)不可能的郵費(fèi)為18p.7p、9p與2p的郵票面值總和為18p,但在郵票冊(cè)上彼此并沒有相連.組成其郵費(fèi)的方式如下:
1p=1 17p=1+7+9
2p=2 18p
3p=3 19p=7+9+3
4p=1+3 20p=7+9+3+1
5p=3+2 21p=9+10+2
6p=1+3+2 22p=3+9+10
7p=7 23p=1+3+9+10
8p=1+7 24p=3+9+10+2
9p=9 25p=1+3+2+9+10
10p=10 26p=7+9+10
11p=7+1+3 27p=1+7+9+10
12p=3+9 28p=7+9+10+2
13p=9+3+1 29p=1+7+9+10+2
14p=9+3+2 30p=1+3+7+9+10
15p=1+3+2+9 31p=3+2+7+9+10
16p=7+9 32p=1+3+2+7+9+10
本題能幫助學(xué)生熟悉數(shù)字之間的基本關(guān)系,培養(yǎng)空間感,學(xué)生必須做出假設(shè)并進(jìn)行檢驗(yàn).問題是要找出N的極限值,有一種方法是找出從2×3的郵票中撕取一張郵票或一組相連的郵票到底有多少方式.從這一點(diǎn)又可引申出更一般化的空間問題.從m×n的郵票中撕取一張郵票或一組相連的郵票共有多少方式?
撕取郵票的方式共有40種,所以這也是N的上限.但由于題目的限制,使得N的最大值是36.如圖4所示的兩種方式是其解.檢驗(yàn)兩者是否自1p至36p都可以得到.
在研究此問題時(shí)可以考慮相加的和(如12=4+6+2),或是在撕去郵票后留下的面值(如28=36-8,故28=1+2+15+4+6).
有一種著手解決這種問題的方法是從較小聯(lián)的郵票開始.對(duì)2×2聯(lián)的郵票而言,撕去一張郵票或一組相連郵票的方式共有13種,如圖5所示的兩種解答可以得到郵費(fèi)為1p至13p的郵票.
對(duì)5張郵票的情況,撕去郵票的方式共有21種,但所得的郵費(fèi)只有1p至20p.
25.設(shè)計(jì)直尺
5道切口得出的10種間隔為:
以此種計(jì)數(shù)方式可以很清楚地看出其通式.n次鋸切可得:
1+2+3+4+…+(n-1)種間隔
當(dāng)5次鋸切的位置如上圖所示時(shí),即ab=1cm,bc=3cm,cd=3cm,de=2cm,則ac=4cm,ce=5cm,bd=6cm,ad=7cm,be=8cm,ae=9cm.如果沒有遺漏掉任何長(zhǎng)度,那么這就是最佳的鋸切方式.
如果我們并不要求得到連續(xù)的長(zhǎng)度,那么也可能得出10種不同長(zhǎng)度的間隔.例如,如果ab=1,bc=6,cd=3,de=2,則即可得出下列的10種間隔:
1,2,3,5,6,7,9,10,11,12
但是在試著得出有連續(xù)長(zhǎng)度的間隔時(shí),要看出是否具有一般性的通式并不容易.如果做n次鋸切,且N為連續(xù)長(zhǎng)度的間隔數(shù),則以1cm起始,所得出的最佳解如下.