趙菁菁
《數(shù)列》這一章在中等職業(yè)教育課程改革國(guó)家規(guī)劃新教材內(nèi)容中,是一個(gè)知識(shí)的交匯點(diǎn),有著承前啟后的作用.教材中許多知識(shí)都與數(shù)列有著密切的聯(lián)系.比如過(guò)去學(xué)過(guò)的數(shù)、式、方程、函數(shù)、簡(jiǎn)易邏輯等知識(shí)在這一章均得到了較為充分的應(yīng)用.本章主要內(nèi)容為數(shù)列的概念、等差數(shù)列、等比數(shù)列和數(shù)列的應(yīng)用舉例.數(shù)列在生產(chǎn)實(shí)際與日常生活中的應(yīng)用范圍很廣,而且是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識(shí)、分析、綜合等能力的重要題材.中外數(shù)學(xué)家很早就對(duì)數(shù)列問(wèn)題有所心得,尤其中國(guó)數(shù)學(xué)家更是取得了輝煌的成就.
要想更多地了解中國(guó)古代數(shù)學(xué)家對(duì)各種數(shù)列問(wèn)題的解決,一定不能錯(cuò)過(guò)的是《張邱建算經(jīng)》.
張邱建,北魏清河(今邢臺(tái)市清河縣)人,著名的大數(shù)學(xué)家.
他從小聰明好學(xué),酷愛(ài)算術(shù),一生從事數(shù)學(xué)研究,造詣很深,著有《張邱建算經(jīng)》三卷.后世學(xué)者北周甄鸞、唐李淳風(fēng)相繼為該書作了注釋.劉孝孫為算經(jīng)撰了細(xì)草.算經(jīng)的體例為問(wèn)答式,條理精密,文詞古雅,是中國(guó)古代數(shù)學(xué)史上的杰作,也是世界數(shù)學(xué)資料庫(kù)中的一份寶貴遺產(chǎn).
《張邱建算經(jīng)》現(xiàn)傳本有92問(wèn),比較突出的成就是有關(guān)最大公約數(shù)與最小公倍數(shù)的計(jì)算、各種等差數(shù)列問(wèn)題的解決、某些不定方程問(wèn)題的求解等.
下面的資料是根據(jù)文淵閣本四庫(kù)全書第七百九十七冊(cè)錄入的,在抄錄時(shí),只選其中和等差數(shù)列有關(guān)的部分,以饗讀者.
(一)今有戶出銀一斤八兩一十二銖.今以家有貧富不等,令戶別作差品,通融出之.最下戶出銀八兩,以次戶差各多三兩,問(wèn)戶幾何?
答曰:一十二戶.
草曰:置一戶出銀兩銖數(shù),以最下戶出銀兩銖數(shù)減之,余倍之.以差多兩銖數(shù)加之為實(shí).以差多兩銖數(shù)為法.實(shí)如法而一.
注題目的意思是:平均每戶應(yīng)交納稅銀一斤八兩十二銖,即(16+8)×24+12=588(銖).(1斤=16兩,1兩=24銖)
因?yàn)樨毟坏牟顒e所以每戶交納的稅銀也不一樣,家最貧者交納的稅銀最少為8兩,即8×24=192(銖),其余每戶交納的稅銀越來(lái)越多,每戶相差3兩(公差為3兩),即3×24=72(銖),問(wèn)有幾戶?
算經(jīng)的解法:“差多兩銖數(shù)”就是公差.
戶數(shù)=[(平均一戶交納稅銀數(shù)-最下戶交稅銀數(shù))×2+差多兩銖數(shù)]÷差多兩銖數(shù)=[(588-192)×2+72]÷72
=12.
分析用現(xiàn)在的數(shù)學(xué)語(yǔ)言解釋,這是一個(gè)等差數(shù)列,已知首項(xiàng)a1=192,公差d=72,S璶=588n,求項(xiàng)數(shù)n.
(二)今有與人錢.初,一人與三錢;次,一人與四錢;次,一人與五錢;以次與之,轉(zhuǎn)多一錢.與訖還斂聚與均分之人,人得一百錢.問(wèn)人得幾何?
答曰:一百九十五人.
術(shù)曰:置人得錢數(shù)以減初人錢數(shù),余倍之,以轉(zhuǎn)多錢數(shù)加之,得人數(shù).
注題目的意思是:現(xiàn)在要發(fā)給一些人錢,給第一個(gè)人錢3,給第二個(gè)人錢4,給第三個(gè)人錢5,此后每人多發(fā)1錢.把錢分完之后,再收回來(lái)平均分配,這時(shí)每人得錢100.求人數(shù).
算經(jīng)的解法:“轉(zhuǎn)多錢數(shù)”就是公差d.
人數(shù)=(平均每人得錢數(shù)-第一個(gè)人得錢數(shù))×2+轉(zhuǎn)多錢數(shù)=(100-3)×2+1
=195.
(此題與上題方法相同,只是省略了最后一步除以公差,因?yàn)楣顬?,所以對(duì)結(jié)果無(wú)影響.)
分析用現(xiàn)在的數(shù)學(xué)語(yǔ)言解釋,這是一個(gè)等差數(shù)列,已知a1=3,a2=4,a3=5,…,公差d=1,S璶=100n,求項(xiàng)數(shù)n.
(三)今有女善織,日益功疾.初日織五尺,今一月日織九匹三丈.問(wèn)日益幾何.
答曰:五寸二十九分寸之十五.
術(shù)曰:置今織尺數(shù),以一月日而一,所得,倍之.又倍初日尺數(shù),減之,余為實(shí),以一月日數(shù)初一日減之,余為法,實(shí)如法得一.
注題目的意思是:有一個(gè)女子很會(huì)織布,一天比一天織得快,而且每天增加的長(zhǎng)度都是一樣的.已知第一天織5尺,經(jīng)過(guò)一個(gè)月30天后,共織布九匹三丈,即(4×9+3)×10=390(尺).(1匹=4丈,1丈=10尺,1尺=10寸)問(wèn)每天多織多少?
算經(jīng)的解法:
每天多織的布數(shù)=[(現(xiàn)在的織布總數(shù)÷每月的日數(shù))×2-(第一天織布尺數(shù)×2)]÷
(一月的天數(shù)-1)
每天多織的布數(shù)=[(390÷30)×2-(5×2)]÷(30-1)=16[]29(尺)=160[]29(寸)=515[]29(寸).
分析用現(xiàn)在的數(shù)學(xué)語(yǔ)言解釋,這是一個(gè)等差數(shù)列,已知首項(xiàng)a1=5,項(xiàng)數(shù)n=30,前30項(xiàng)的和是S30=390,求公差d.
數(shù)列在生產(chǎn)實(shí)際與日常生活中的應(yīng)用范圍之廣,在上述題目中已經(jīng)得到了驗(yàn)證.學(xué)習(xí)這一章時(shí)教師可以充分利用這一點(diǎn),使學(xué)生在獲得知識(shí)的基礎(chǔ)上,提高觀察和思維能力,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,提高學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的好奇心和求知欲,增強(qiáng)學(xué)好數(shù)學(xué)的自信心.同時(shí)了解一些中外杰出的數(shù)學(xué)家和數(shù)學(xué)成就,尤其是中國(guó)古代數(shù)學(xué)的輝煌成就,體會(huì)中國(guó)古代數(shù)學(xué)對(duì)世界數(shù)學(xué)發(fā)展的巨大貢獻(xiàn),激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情,進(jìn)一步培養(yǎng)和增強(qiáng)學(xué)生的民族自信心和民族自豪感.