数学从来都是孩子在求学过程中的拦路虎,很多家长都犯愁孩子对数学提不起兴趣来。其实,数学不仅不枯燥,还非常有趣。让孩子做下面这些小游戏,感受数学之美吧!
数字黑洞
任意选一个四位数(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,选择四位数 6767:
7766 - 6677 = 1089
9810 - 0189 = 9621
9621 - 1269 = 8352
8532 - 2358 = 6174
7641 - 1467 = 6174
6174 这个“黑洞”就叫做 Kaprekar 常数。对于三位数,也有一个数字黑洞——495。
3x 1 问题
从任意一个正整数开始,重复对其进行下面的操作:如果这个数是偶数,把它除以 2 ;如果这个数是奇数,则把它扩大到原来的 3 倍后再加 1 。你会发现,序列最终总会变成 4, 2, 1, 4, 2, 1, … 的循环。
例如,所选的数是 67,根据上面的规则可以依次得到:
67, 202, 101, 304, 152, 76, 38, 19, 58, 29, 88, 44, 22, 11, 34, 17,52, 26, 13, 40, 20, 10, 5, 16, 8, 4, 2, 1, 4, 2, 1, ...
数学家们试了很多数,没有一个能逃脱“421 陷阱”。但是,是否对于 所有 的数,序列最终总会变成 4, 2, 1 循环呢?
这个问题可以说是一个“坑”——乍看之下,问题非常简单,突破口很多,于是数学家们纷纷往里面跳;殊不知进去容易出去难,不少数学家到死都没把这个问题搞出来。已经中招的数学家不计其数,这可以从 3x 1 问题的各种别名看出来: 3x 1 问题又叫 Collatz 猜想、 Syracuse 问题、 Kakutani 问题、 Hasse 算法、 Ulam 问题等等。后来,由于命名争议太大,干脆让谁都不沾光,直接叫做 3x 1 问题算了。
直到现在,数学家们仍然没有证明,这个规律对于所有的数都成立。
特殊两位数乘法的速算
如果两个两位数的十位相同,个位数相加为 10,那么你可以立即说出这两个数的乘积。如果这两个数分别写作 AB 和 AC,那么它们的乘积的前两位就是 A 和 A 1 的乘积,后两位就是 B 和 C 的乘积。
例如,47 和 43 的十位数相同,个位数之和为 10,因而它们乘积的前两位就是 4×(4 1)=20,后两位就是 7×3=21。也就是说,47×43=2021。
类似地,61×69=4209,86×84=7224,35×35=1225,等等。
这个速算方法背后的数学原理可以这样来描述:
(10 x y) (10 x (10 - y)) = 100 x (x 1) y (10 - y)
对任意 x 和 y 都成立。
神奇的回文数
一个数正读反读都一样,我们就把它叫做回文数。
随便选一个数,不断加上把它反过来写之后得到的数,直到得出一个回文数为止。例如,所选的数是 67,两步就可以得到一个回文数 484:
67 76 = 143,143 341 = 484
把 69 变成一个回文数则需要四步:
69 96 = 165
165 561 = 726
726 627 = 1353
1353 3531 = 4884
89 的“回文数之路”则特别长,要到第 24 步才会得到第一个回文数,8813200023188。
大家或许会想,不断地“一正一反相加”,最后总能得到一个回文数,这当然不足为奇了。事实情况也确实是这样——对于几乎所有的数,按照规则不断加下去,迟早会出现回文数。
不过,196 却是一个相当引人注目的例外。数学家们已经用计算机算到了 3 亿多位数,都没有产生过一次回文数。从 196 出发,究竟能否加出回文数来?196 究竟特殊在哪儿?这至今仍是个谜。
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