2026年02月27日
第A06版:教 育

你喜欢“数”了吗

教学札记

□柴树云

讲到数学,人们对它的爱恨情仇可是说不完,道不尽。说到学习数学的起点“数”。会有人说,“数”当然熟悉,有什么可谈的。其实,“数”的前世今生,你真的了解吗?

在孩子牙牙学语时,父母就会教他数手指:1,2……这其实就是人类计数形成过程的缩影。远古时代,为了记下所获物体的多少,人们常常会用石子、结绳或刻痕等方式来计数(实物计数),这样不仅逐渐满足远古人们的生活需要,而且逐步丰富人的思维,推动社会进步。随着社会发展,文字出现,世界上有了文字计数:如古代中国甲骨文计数符号、古埃及象形文字计数符号、罗马数字,公元前后时期,印度人创造了阿拉伯数字,成为人类学习、生活和交流中最常用的数字,计数的漫长历史,展现了人类的聪明才智。

有理数给了人们生活之便,看上去世界完美和谐。可是无理数的出现,让数学产生了第一次危机。边长为1的正方形,其对角线长度无法表示为整数或整数之比,动摇了古希腊毕达哥拉斯学派的理论基础。当有一天一位信徒把它公布于众时,他被扔进大海。但是他的发现无疑是人类数学发展史上的一个里程碑。

数学中最常见、最经典的三个无理数:圆周率π、黄金比φ、自然对数的底e。在所有的数学符号中,最神秘,最浪漫,受人误解最深,却也最吸引人的符号,也许就是π了。有人说,π是社会文明的标志。圆周率近似值的获得,体现了社会进步、人类智慧提升以及解决问题方法的增多。如割圆术、分析法、连分数线、蒙特卡罗方法、计算机技术等都在书写圆周率精确度越来越高的历史,挑战人类计算的极限。π的另类玩家,通过背诵圆周率去锻炼记忆力:如桥梁建筑学家茅以升小时候背诵圆周率π至少到小数点后100位。关于圆周率π有一首打油诗,山巅一寺一壶酒(3.14159),尔乐苦煞吾(26535),把酒吃(897),酒杀尔(932),杀不死(384),乐而乐(626)。

同样,黄金分割φ的历史也极其悠久,许多数学家为黄金分割比神魂颠倒。黄金三角形、黄金椭圆、黄金矩形……都是数学家精彩的作品,留下了许多精彩故事。

瑞士数学家欧拉用π表示圆周率后,就成为圆周率的象征,欧拉用e表示自然对数的底后,字母e就成为自然对数底的代表。e有个故事,出人意料:过去,有个商人向财主借钱,财主的条件是每借1元,一年后利息是1元,即连本带利还2元,财主很高兴又算了算,年利率100%,半年的利率为50%,连本带利是1.5元,一年后还1.5×1.5=2.25元,半年结一次账,利息比原来要高。财主又想:如果一年结3次,4次……365次……岂不发财了?但是不管结算多少次,本利和不可能突破一个上限,结果让财主大失所望。欧拉把这个上极限记作e,e=2.71828……,即自然对数的底。

回顾“数”几千年的演变,能感悟到数字的简洁,体验到它的文化魅力,有理数让我们的世界有理可述,但无理数更让人感到震撼,让人陶醉,让人着迷。而对“数”的研究,数学家们从来没有停下,就像天上的星星,海里的鱼,海岸的沙,逐步抽象有了无穷大∝……

还有一类与我们生活密切相关的“数”,就是统计学中的平均数、中位数和众数。平均数是一个古老的概念,如中国古代《九章算术》提出平分术,古印度提出计算沟渠体积平均值的方法、古埃及也存在平均数观念,而古希腊就有了平均数概念。

而好性格的平均数对两端的值相当敏感,与真实数据可能产生较大误差,为了避免此情况,通常会去掉一个最高值和一个最低值,再计算剩下数值的平均数,如统计比赛选手成绩就是这个办法。尽管如此,还会出现不公正性:如11人的小公司,平均每人工资为8000元/月,这工资对应聘者可能蛮有吸引力。但令人吃惊的是只有一人工资是38000元/月,高于平均工资很多,而其余10个工人平均工资5000元/月。显然,这时平均数欺骗了我们。于是,中位数应运而生,它不受数据极大(小)值的影响。第一个应用中位数的人是英国数学家和航海家爱德华·怀特。指南针在航海中有着重要的地位,是轮船在大海中确定位置不可或缺的工具,但其测量出来的位置数据是不固定的,会由于海浪的影响而产生很大差异。1599年,他把指南针观察的所有数据进行整理,按大小顺序排成一列,认为最接近真实值的是位于最中间位置的观测数据。

相对来说,众数的历史就简单了,平均数与中位数都不能体现出大多数人的意愿,而众数可以。如选举问题,建立以少数服从多数的理念为基础的投票制度,采纳大多数人意愿,就是利用众数的特点。

数学就是这么神奇,它是一切科学的皇后,数学家深信不疑并为之着迷。从买菜到航空航天或深海探秘,到处都能用到它,你热爱它吗?你会怎么看呢?

望此文能帮助家长激发孩子学习数学的兴趣。

(作者单位:滁州市名儒学校)

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