世界经典数学名题
甘肃考试院-元宵节灯谜大全及答案
鸡兔同笼
《孙子算经》卷下第31题叫‚鸡兔同笼‛问题,也是一道世界数学名题。<
br>‚有一群野鸡和兔子关在同一个笼子里,头数是35,脚数是94。问野鸡和兔子
的数目各是多少
?‛这个题目编得很有趣,如果35只动物全是鸡,就应该有70
只脚;如果全是兔,就应该有140只
脚,而题中却说共有94只脚,给人一种左
右为难的印象。其实,解题关键也正在这里,假设35只动物
全是鸡,则共有70
只脚,与题中‚脚数是94‛相比较,还差24只脚,将1只兔看作是鸡,脚数就<
br>会相差2,有多少只兔被看作是鸡了呢?24 2=12。 算到这里,答案也就呼之欲
出了。
清朝时,作家李汝珍把这类问题写进了小说《镜花缘》中。书中有这样一个
情节,一座楼阁到处
挂满了五彩缤纷的大小灯球,一种是大灯下缀2个小灯,另
一种是大灯下缀4个小灯,大灯共360个,
小灯共1200个。一位才女把大灯看
作是头,小灯看作是脚;把一种灯球看作是鸡,把另一种看作是兔
,运用‚脚数
的一半减头数得兔数,头数减兔数得鸡数‛的算法,很快就算出了一大二小的灯
是
120盏,一大四小的灯是240盏,赢得了一片喝彩声。伴随古代中外文化交流,
鸡兔同笼问题很快就
漂洋过海流传到了日本。不过到了日本之后,鸡变成了仙鹤,
兔变成了乌龟,鸡兔同笼变成了赫赫有名的
‚鹤龟算‛。
狗跑与兔跳
行程问题是中小学里常见的一类数学应用题,也是一类
很古老的数学问题。
在我国古代数学名著《九章算术》里,收集了很多这方面的题目如书中第6章第14题:‚狗追兔子。兔子先跑100步,狗只追了250步便停了下来,这时它离
兔子只有30步
的距离了。问如果狗不停下来,还要跑多少步才能追上兔子?‛
这道追及问题编得很有趣,它没有直接告
诉狗与兔的‚速度差‛,反而节外生枝
地让狗在追及过程中停了下来,数量关系显得扑朔迷离。2000
年前,我们的祖
先解决这类问题已经很有经验了,所以书中只是简单地说,用(250
30)作除数,
用(100-30)作被除数,即可算出题目的答案。
世界各国人民都很喜爱
解答这类问题,一本公元8世纪时在欧洲很流行的习
题集中,也记载了一个狗与兔的追及问题:‚狗追兔
子,兔子在狗前面100英尺。
兔子跑7英尺的时间狗可以跑9英尺,问狗跑完多少英尺才能追上兔子?
‛相传
俄国女数学家科瓦列夫斯卡娅还在童年时,就算出了一道有关兔跳的趣味算题:<
br>‚一对兔兄弟进行跳跃比赛,兔弟弟说:应该让它先跳10次,哥哥才可以起跳。
如果兔弟弟跳4
次的时间兔哥哥能跳3次,兔哥哥跳5次的距离与兔弟弟跳7
次的距离同样远,问兔哥哥要跳多少次才能
追上呢?‛
婆什迦罗的妙算
婆什迦罗是12世纪印度最著名的数学家,他编的许
多数学题被人称作‚印
度问题‛,在很多国家广泛流传,如:‚某人对他的朋友说:‘如果你给我100
枚铜币,我将比你富2倍。’朋友回答说:‘你只要给我10枚铜币,我就比你
富6倍。’问两
人各有多少铜币?‛就是其中一道著名的数学题。
婆什迦罗发现了一种很巧妙的算法:设这个人有(2
x-100)枚铜币,他朋友
有(x+100)枚铜币,因为这个人给朋友10枚铜币后,他的朋友将比
他富6倍,
于是有6(2x-100)= x+100,解之得x=70即两人分别有40和170枚铜
币。我
国古代数学著作《张邱建算经》里有一个类似的题目:‚有甲、乙两人携钱各不
知其数,
若乙给甲十钱,则甲比乙所多的是乙余数的5倍;若甲给乙十钱,则两
人钱数相等。问甲、乙各有多少钱
?‛更早些,《希腊文集》里已有了著名的‚欧
几里得问题‛的记载:‚驴子和骡子驮着货物并排走在大
路上,驴子不住地抱怨
驮的货物太重,压得受不了。骡子对它说:‘你发什么牢骚啊!我驮的比你更重。
如果你给我1口袋,我驮的货物就是你的2倍;而我给你1口袋,咱俩才刚好一
般多。’问驴子
和骡子各驮了几口袋货物?‛
棋盘上的麦粒数
印度古代有个国王天性爱玩,对国
际象棋这种新发明的游戏尤其入迷,决定
重赏它的发明人西萨·班。西萨·班指着棋盘对国王说:‚陛下
,请您在第1格
里赏我1粒麦子,在第2格里赏我2粒麦子,在第3格里赏我4粒麦子,依此类
推,每增加1格麦粒数就增加1倍,一直放满64个格子。‛国王哈哈大笑,觉
得这点麦子简直算不了什
么。可他不久就发现,即使把印度的麦子全都扛来,也
远远无法兑现自己许下的诺言。
西萨·
班要的麦粒是多少呢?这是一个有趣的等比例数列求和问题。因为每
增加1格麦粒数就增加1倍,所以第
1格里是1粒,第2格里是21粒,第三格
里是22粒,……最后一格里是263粒。由
等比例数列的求和公式,它们的和是
18446744(粒)。这个数目大得惊人,如果修建一座高4米
、宽10
米的仓库来存放这些麦子,那么,这座仓库可以从地球修到太阳上,然后再从太
阳修回
地球来!
奇特的墓志铭
丢番图是古希腊最后一个大数学家。专家们认为,现代解
方程的基本步骤,
如移项、合并同类项等等,丢番图基本上都已知道了。他对不定方程的研究尤其
受人称赞,被西方数学家誉为这门数学分支的开山鼻祖。遗憾的是,关于他的生
平,后人几乎一无所知
,既不知道他生于何地,也不知道他卒于何时,幸亏他那
段奇特的墓志铭,才知道他曾享有84岁的高龄
。
丢番图的墓志铭是一道谜语般的数学题:‚过路人!这里埋着丢番图的骨灰。
他生命的16
是幸福的童年,生命的112是少年时期。又过了生命的17他才
结婚,婚后5年有了1个孩子。这孩子
活到他父亲一半的年纪便死去了。孩子死
后,丢番图在深深的哀痛中活了4年,也结束了尘世生涯。‛
这段墓志铭写得太妙了。谁要想知道丢番图的年纪,就得解一个一元一次方
程;而这正好提醒前
来瞻仰的人们,不要忘了丢番图所献身的事业。
化圆为方问题
公元前6世纪时,
有位叫安拉克萨哥拉的古希腊学者,被他的政敌丢进了监
狱。在牢房里他无事可干,整天思索着这样一个
数学问题:‚怎样用直尺和圆规
作一个正方形,使它的面积与某个已知圆的面积相等?‛这就是著名的化
圆为方
问题。当然,安拉克萨哥拉没能解决这个问题。
但他也不必为此感到羞愧,因为在他以
后的2400多年里,许许多多比他更
加优秀的数学家,也都未能解决这个问题。化圆为方看上去谁都能
办到,实际上
却谁也办不到,因而具有极大的魅力。15世纪时,连欧洲最杰出的艺术大师
达·
芬奇也曾拿起直尺圆规,试图解决这个问题呢。年复一年,有关化圆为方的
论文雪片似地飞向各国科学院
,多得叫数学家们无法审读,以致在1775年,巴
黎科学院为了维持正常的工作秩序,不得不宣布不再
审读这方面的论文。化圆为
方的狂热终止于1882年,在这一年里,德国数学家林德曼证明了π是一个
超越
数,从而在理论上论证了化圆为方是不可能由尺规作图法完成的。现在仍然有些青少年在尝试化圆为方,显然,这只会是白白浪费精力。
立方倍积问题
公元
前5世纪时,一场大瘟疫凭空降临到古希腊的第罗斯岛上,夺去了许多
人的生命,幸存的人们纷纷躲进神
庙,祈求神灵保佑。神说:‚你们想活命,就
必须把庙中的祭坛加大1倍,并且不许改变它的形状。‛祭
坛是个正方体,第罗
斯人连夜加工,把祭坛的长、宽、高都加大了1倍,以为这样就满足了神的要求。<
br>岂料瘟疫更加疯狂地蔓延开来,第罗斯人满腹狐疑,再次匍匐在神像前。神怒气
冲冲地说:‚这个
祭坛是原来的8倍!‛第罗斯人没有办法,派人向当时最有名
的学者柏拉图请教,不料他也解决不了这个
问题……
故事中提到的这个数学问题,也是一个举世闻名的几何作图难题,叫立方倍
积问题:
‚做一个立方体,使它的体积等于已知立方体的两倍。‛如果借助其他工
具,解决这个问题是很容易的,
古希腊的埃拉托斯芬、攸多克萨斯,英国的牛顿
等人都曾发明过一些巧妙的方法,但是,如果限制用直尺
和圆规去解决,2000
年来,无论是初学几何的少年,还是天才的数学大师,却无一不束手无策。18
37
年,又是法国数学家闻脱兹尔最先从理论上证明:同三等分角问题一样,立方倍
积问题也是
不能由尺规作图法解决的,才了结了这桩数学悬案。
三等分角问题
在2000多
年前,古希腊数学家苛刻地限制几何作图工具,规定画几何图形
时,只准许使用直尺和圆规。于是,从一
些本来很简单的作图题中,产生了一批
举世闻名的数学难题。例如三等分角问题:‚只使用直尺与圆规做
一个角,使它
等于一个已知角的13。‛
大数学家阿基米德曾试图解决这个难题。他预先在直
尺上作了一个记号,很
轻松地将一个角分成了三等份。可是,人们不承认他解决了这个难题。因为古希<
br>腊人还规定:作图时直尺上不能有任何刻度,而且直尺与圆规都只允许使用有限
次。三等分角看上
去非常简单,做起来却非常难,几千年来,它激发了一代又一
代的数学家。有人说,在西方数学史上,几
乎每一个称得上是数学家的人,都曾
拿起直尺圆规,用三等分角测试过自己的智力,但谁也未能取得成功
,直到1837
年,法国数学家闻脱兹尔从理论上予以证明,只使用直尺圆规是无法三等
分一个
任意角的,才率先走出了这座困惑了无数人的数学迷宫。
数图之谜
现在世界上所能见到的最古老的数学文献,是古埃及的莱因特纸草书。书中
记载了85个数学问题,在
书写第79题的位置上,作者画了一个台阶,台阶旁依
次写着7、49、343、2401和16807
这5个数,书的旁边依次画有图、猫、老鼠、
大麦、量器等字样,除此之外就没有别的什么东西了。由于
这是书中唯一未明确
给出答案的题目,后来,这个题目究竟是什么意思,成了一个有趣的谜。数学史学家康托尔猜出了这个谜,他认为题目的意思是:‚有7个人,每个人养着7
只猫,每只猫吃7只老
鼠,每只老鼠吃7棵麦穗,每棵麦穗可以长成7个量器的
大麦,问各有多少?‛经他这么一解释,书中给
出的那5个数就正好成了题目的
答案。
有趣的是,在莱因特纸草书出土之前600多年,意大
利数学家斐波拉契曾遍
了一道很相似的数学题:‚7位老太太一起到罗马去,每人有7匹骡子,每匹骡<
br>子驮7个口袋,每个口袋盛7个面包,每个面包有7把小刀,每把小刀有7个刀
鞘。问各有多少?
‛比斐波拉契还早几百年,我国古书里也记载了一个相似的数
学题:‚今有出门望有九隄,隄有九木,木
有九枝,枝有九巢,巢有九禽,禽有
九雏,雏有九毛,毛有九色。问各几何?‛在不同的民族、不同的国
家、不同的
时间里,竟流传着一个同样的问题,这也是一个很有趣的谜。
百蛋(外国古题)
两个农民一共带了100只蛋到市场上去出卖。他们两 人所卖得的钱是一
样
的。第一个人对第二个人说:‚假若我有象你这么多的蛋,我可以卖得15个克利
采(一种货
币名称)‛。第二个人说:‚假若我有了你这些蛋,我只能卖得6又三分
之二个克利
采。‛问他们俩人各有多少只蛋?
和尚吃馒头(中国古题)
大和尚每人吃4个,小和尚4人吃1个。有大小和尚100人,共吃了100
个馒头。大、小和
尚各几人?各吃 多少馒头?
洗碗(中国古题)
有一位妇女在河边洗碗,过路人问她
为什么洗这么多碗?她回答说:家中来
了很多客人,他们每两人合用一只饭 碗,每三人合用一只汤碗,
每四人合用一
只菜碗,共用了碗65只。你能从她家的用碗情况,算出她家来了多少客人吗?
《算法统宗》里的问题
《
算法统宗》是中国古代数学著作之一。书里有
这样一题:甲牵一只肥 羊
走过来问牧羊人:‚你赶的这群羊大概有100只
吧‛,牧羊人答:‚如果这群羊加
上一倍,再
加上原来这群羊的一半,又加上原来这群羊的14,连你牵着的这只
肥羊也算进去,才刚好凑满一百
只。‛请您算算这只牧羊人赶的这群羊共有多少
只?
《张立建算经》里的问题
《张立建算经》是中国古代算书。书中有这样一题:公鸡每只值5元, 母
鸡每只值3元,小鸡
每三只值1元。现在用100元钱买100只鸡。问这100只鸡
中,公鸡、母鸡、小鸡各有多少只?
《九章算术》里的问题
《九章算术》是我国最古老的数学著作之一,全书共分九章,有246个 题
目。其中一道是这
样的:一个人用车装米,从甲地运往乙地,装米的车曰行25
千米,不装米的空车曰行35千米,5日往
返三次,问二地相距多少千米? 共有
多少个桃子?
著名美籍物理学家李政道教授来华讲学时
,访问了中国科技大学,会见了少
年班的部分同学。在会见时,给少年班
同学出了一道题:‚有五只猴子,分一堆
桃子,可是怎么也平分不了。于是大家同意先去睡觉,明天再
说。夜里一只猴
子偷偷起来,把一个桃子扔到山下后,正好可以分成五份,它就把自己的一份藏
起来,又睡觉去了。第二只猴子爬起来也扔了一个桃子,刚好分成五 份,也把
自己那一
份收起来了。第三、第四、第五只猴子都是这样,扔了一个也刚好可以
分成五份,也把自己那一份收起来
了。问一共有多少个桃子?注:这道题,小朋
友们可能算不出来,如果我给增
加一个条件,最后剩下1020个桃子,看谁能算
出来。
韩信点兵
传说汉朝大将韩
信用一种特殊方法清点士兵的人数。他的方法是:让士兵先
列成三列纵队(每行三人),再列成五 列纵
队(每行五人),最后列成七列纵队(每
行七人)。他只要知道这队士兵大约的人数,就可以根据这三次
列队排在最后一
行的士兵是几个人,而推算出这队士兵 的准确人数。如果韩信 当时看到的三次
列队,最后一行的士兵人数分别是2人、2人、4人,并知道这队士兵约在三四
百人之间,你能很快推
算出这队士兵的人数吗? 一笔画问题
在18世纪的哥尼斯堡城里有七座桥。当时 有很多人想
要一次走遍七座桥,并
且每座桥只能经过一次。这就是世界上很有名的哥尼斯堡七桥问题。你能一次走<
br>遍这七座桥,而又不重复吗?(自己动手画画吧)
埃及金字塔
世界
闻名的金字塔,是古代埃及国王们的坟墓,建筑雄伟高大,形状像个‚金‛
字。它的底面是正方形,塔身
的四面是倾斜着的等腰三角形。两千六百多年前,
埃及有位国王,请来一位名子叫法 列士的学者测量金
字塔的高度。法列士选择
一个晴朗的天气,组织测量队的人来到金字塔前。太阳光给每一个测量队的人和
金字塔都投下了长长的影子。当法列士测出自己的
影子等于它自己的身高时,
便立即让助手测出金字塔的阴影长度(cb)。他根据塔的底边长度和塔的阴
影长
度,很快算出金字塔的高度。你会计算吗?
数学家达兰倍尔错在哪里
传说18世纪法国有名的数学家达兰倍尔有一次拿两
个五分硬币往下扔,会
出现几种情况呢?情况只有三种:可能两个都是正面;可能一个是正面,一个是<
br>背面, 也可能两个都是背面。因 此,两个都出现正面的概率是1∶3。你想想,
错在哪里?
涡卡诺夫斯基的算术题
一只狗追赶一匹马,狗跳六次的时间,马只能跳
5次,狗跳4次的距离和马
跳7次的距离相同,马跑了5.5公里以后,狗开始在后面追
赶,马跑多长的距
离,才被狗追上?
托尔斯泰的算术题
俄国伟大的作家托尔斯泰,
曾出过这样一个题:一组割草人要把二块草地的
草割完。大的一块比小的一块大一倍, 上午全部人都在
大的一块草地割草。下
午一半人仍留在大草地上,到傍晚时把草割完。另一半人去割小草地的草,到傍<
br>晚还剩下一块,这一块由一个割草人再用一天
时间刚好割完。问这组割草人共
有多少人?(每个割草人的割草速度都相同)
马塔尼茨基的算术题
有一个雇主约定每年给工人12元钱和一件短衣,工人
做工到7个月想要离
去,只给了他5元钱和一 件短衣。这件短衣值多少钱
多少蜜蜂
公园里有甲、乙两种花,有一群蜜蜂飞来,在甲花上落下15, 在乙花上落
下13,如果落在两种花上的蜜蜂的差的三倍再落在花上,那么只剩下一只蜜蜂
上下飞舞欣
赏花香,算算这里聚集了多少蜜蜂?
及时梨果
元代数学家朱世杰
于1303年编著的《四元玉鉴》中有这样一道题目:九百
九十九文钱,及时梨果买一千,
一十一文梨九个,七枚果子四文钱。 问:梨果
多少价几何? 此题的题意是:用999文钱买得梨和
果共1000个,梨11文买9
个,果4文买7个。问买梨、果各几个,各付多少钱?
两鼠穿墙
我国古代数学典籍《九章算术》第七章‚盈不足‛中有一道两鼠穿墙问题:
今有垣厚五尺,两鼠对穿,大鼠日一尺,小鼠也日一尺。大鼠日自倍,小鼠日自
半。问何日相逢,各穿几
何?
今意是:有厚墙5尺,两只老鼠从墙的两边相对分别打洞穿墙。大老鼠第一
天进一尺
,以后每天加倍;小老鼠第一天也进一尺,以后每天减半。问几天后两
鼠相遇,各穿几尺?
隔壁分银
只闻隔壁客分银,不知人数不知银,四两一份多四两,半斤一份少半斤。试
问各位能算者,多少客人多少银?(注:旧制1斤=16两,半斤=8两)
李白打酒
李白街上走,提壶去打酒
遇店加一倍,见花喝一斗;
三遇店和花,喝光壶中酒。
试问酒壶中,原有多少酒?
这是一道民间算题。题
意是:李白在街上走,提着酒壶边喝边打酒,每次遇
到酒店将壶中酒加一倍,每次遇到花就喝去一斗(斗
是古代容量单位,1斗=10
升),这样遇店见花各3次,把酒喝完。问壶中原来有酒多少?
‚今有物不知其数,三三数之剩二,五五数之剩三,七七数之剩二。问物几
何?
‛
题目的意思就是:有一些物品,不知道有多少个,只知道将它们三个三个地数,
会剩下
2个;五个五个地数,会剩下3个;七个七个地数,也会剩下2个。这些
物品的数量至少是多少个?
(注:诗题及题目原文都无‚至少‛二字,但‚孙子问题‛都是些求‚最少‛
或者求‚至少‛的
问题,否则就会有无数多个答案。所以,解释题目意思时,在
语句中加上了‚至少‛二字。)
《孙子算经》解这道题目的‚术文‛和答案是:‚三三数之剩二,置一百四十;
五五数之剩三,置六十三;七七数之剩二,置三十。并之,得二百三十三,以二
百十减之,即得。‛‚答
曰:二十三。‛ 这段话的意思是:
先求被3除余2,并能同时被5、7整除的数,这样的数是140;
再求被5
除余3,并能同时被3、7整除的数,这样的数是63;
然后求被7除余2,并能同时被3、5整除的数,这样的数是30。
于是,由140
+63+30=233,得到的233就是一个所要求得的数。但这个数并不是最小的。
再用求得的‚233‛减去或者加上3、5、7的最小公倍数‚105‛的倍数,就
得到许
许多多这样的数: {23,128,233,338,443,„}
从而可知,23、128、233、338、443、„都是这一道题目的解,而其中最小的
解是23。
其实由于三个三个地数和七个七个地数都是剩2个,由此可求出3、7的最小
公倍数再加2,也
就是23个。23也正好是五个五个地数多3个,所以这些物品
的数目至少是23个。