函數(shù)和極限的故事

內(nèi)容概要

張遠(yuǎn)南先生是我國(guó)著名科普作家，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的著名中學(xué)數(shù)學(xué)特級(jí)教師，對(duì)中學(xué)數(shù)學(xué)的“難點(diǎn)”和“亮點(diǎn)”了如指掌。     他常聽(tīng)到一些學(xué)生抱怨數(shù)學(xué)無(wú)趣乏味，于是耗費(fèi)數(shù)年心血，或史海鉤沉，或點(diǎn)石成金，將一個(gè)個(gè)與數(shù)學(xué)有關(guān)的故事講得栩栩如生，引人入勝，讓你在不知不覺(jué)中感受到數(shù)學(xué)的神奇和魅力，并喜歡上數(shù)學(xué)。

作者簡(jiǎn)介

張遠(yuǎn)南，福建南平教師進(jìn)修學(xué)校校長(zhǎng)，中學(xué)數(shù)學(xué)特級(jí)教師，“國(guó)務(wù)院特殊津貼獎(jiǎng)”獲得者，福建省勞動(dòng)模范，福建省杰出人民教師，1994年獲“蘇步青數(shù)學(xué)教育”獎(jiǎng)。

書(shū)籍目錄

變量中的常量——函數(shù)的故事 一個(gè)永恒運(yùn)動(dòng)的世界 “守株待兔”古今辯 馬爾克的“指北針” 揭開(kāi)星期幾的奧秘 神奇的指數(shù)效應(yīng) 數(shù)學(xué)史上最重要的方法 永不磨滅的功績(jī) 并非危言聳聽(tīng) 追溯過(guò)去和預(yù)測(cè)將來(lái) 變量中的常量 蜜蜂揭示的真理 折紙的科學(xué) 有趣的圖算 科學(xué)的取值方法 神秘的鐘型曲線 儒可夫斯基與展翅藍(lán)天 波浪的數(shù)學(xué) 對(duì)稱(chēng)的啟示 選優(yōu)縱橫談 關(guān)于捷徑的迷惑 從狄多女王的計(jì)策談起 約翰·伯努利的發(fā)現(xiàn)無(wú)限中的有限——極限的故事 記數(shù)史上的繁花 大數(shù)的奧林匹克 “無(wú)限”的誕生 關(guān)于分牛傳說(shuō)的析疑 奇異的質(zhì)數(shù)序列 “有限”的禁錮 康托爾教授的功績(jī) 神奇的無(wú)限大算術(shù) 青出于藍(lán)的阿列夫家族 令人困惑的“連續(xù)統(tǒng)”之謎 從“蜻蜓咬尾”到“兩頭蛇數(shù)” 斐波那契數(shù)列的奇妙性質(zhì) 幾何學(xué)的寶藏 ……

章節(jié)摘錄

　　一個(gè)永恒運(yùn)動(dòng)的世界　　我們這個(gè)星球，宛如飄浮在浩瀚宇宙中的一方島嶼，從茫茫中來(lái)，又向茫茫中去。生息在這一星球上的生命，經(jīng)歷了數(shù)億年的繁衍和進(jìn)化，終于在創(chuàng)世紀(jì)的今天，造就了人類(lèi)的高度智慧和文明?！　∪欢M管人類(lèi)已經(jīng)有著如此之多的發(fā)現(xiàn)，但仍不知道我們周?chē)挠钪媸窃鯓娱_(kāi)始的，也不知道它將怎樣終結(jié)。萬(wàn)物都在時(shí)間長(zhǎng)河中流淌著，變化著。從過(guò)去變化到現(xiàn)在，又從現(xiàn)在變化到將來(lái)。靜止是暫時(shí)的，運(yùn)動(dòng)卻是永恒!　　天地之間，大概再?zèng)]有什么能比閃爍在天空中的星星，更能引起遠(yuǎn)古人的遐想。他們想像在天庭上應(yīng)該有一個(gè)如同人世間那般繁華的街市：而那些本身發(fā)著亮光的星宿，則忠誠(chéng)地守護(hù)在天宮的特定位置，永恒不動(dòng)。后來(lái)，這些星星便區(qū)別于月亮和行星，稱(chēng)之為恒星。其實(shí)，恒星的稱(chēng)呼是不確切的，只是由于它離我們太遠(yuǎn)了，以至于它們間的任何運(yùn)動(dòng)，都慢得使人一輩子感覺(jué)不出來(lái)!　　北斗七星，大約是北天最為明顯的星座之一，在天文學(xué)上有個(gè)正式的名字叫大熊星座。大熊星座的7顆亮星，組成一把勺子的樣子：勺底兩星的連線延長(zhǎng)約5倍處，可尋找到北極星。在北天的夜空是很容易辨認(rèn)的?！　〈蟾潘械娜艘惠呑右?jiàn)到的北斗七星，總是如同圖1—1那般形狀，這是不言而喻的。人的生命太短暫了，幾十年的時(shí)光，對(duì)于天文數(shù)字般的歲月，幾乎可以忽略不計(jì)!然而有幸的是：現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)展，使我們有可能從容地追溯過(guò)去和精確地預(yù)測(cè)將來(lái)。圖1—2的(1)、(2)、(3)是經(jīng)過(guò)測(cè)算，人類(lèi)在10萬(wàn)年前、現(xiàn)在和10萬(wàn)年后應(yīng)該看到和可以看到的北斗七星，它們的形狀是大不一樣的!　　不僅天在動(dòng)，而且地也在動(dòng)?；鹕降膰姲l(fā)，地層的斷裂，冰川的推移，泥石的奔流，這一切都還只是局部的現(xiàn)象。更加不可思議的是：我們腳下站立著的大地，也如同水面上的船只那樣，在地幔上緩慢地漂移著！　　20世紀(jì)初，德國(guó)年青的氣象學(xué)家魏格納發(fā)現(xiàn)：大西洋兩岸，特別是非洲和南美洲，海岸輪廓非常相似。這其間究竟隱含著什么奧秘呢?魏格納為此而深深思索著。　　一天，魏格納正在書(shū)房看報(bào)。由于座椅年久失修，某個(gè)接頭突然斷裂，魏格納的身體驟然間向后倒去，手中的報(bào)紙猛然間被撕成兩半。在這一切過(guò)去之后，當(dāng)魏格納重新注視手上的兩半報(bào)紙時(shí)，頓時(shí)醒悟了。這個(gè)偶然的變故激發(fā)了他的靈感，長(zhǎng)期縈回在他腦海中的思緒和眼前的現(xiàn)象碰撞出智慧的火花!一個(gè)偉大的思想在魏格納的腦中閃現(xiàn)了：世界的大陸原本是連在一起的，后來(lái)由于某種原因而破裂分離了!　　此后，魏格納奔波于大西洋兩岸，為自己的理論尋找證據(jù)。1912年，“大陸漂移說(shuō)”終于誕生了! 今天，大陸漂移學(xué)說(shuō)已為整個(gè)世界所公認(rèn)?，F(xiàn)在，大陸移動(dòng)仍在持續(xù)，如北美洲約以每年1．52厘米的速度遠(yuǎn)離歐洲而去，而澳大利亞約以每年6．858厘米的速度，向夏威夷群島飄來(lái)!　　世間萬(wàn)物都在變化，“不變”反而使人疑惑，下面的故事再生動(dòng)不過(guò)了。　　1938年12月22日，在非洲的科摩羅群島附近，漁民們捕捉到一條怪魚(yú)。這條魚(yú)全身披著六角形的鱗片，長(zhǎng)著4只“肉足”，尾巴就像古代勇士用的長(zhǎng)矛。當(dāng)時(shí)漁民們對(duì)此并不在意，因?yàn)槊刻鞆暮＠锞W(wǎng)上來(lái)的奇形怪狀的生物多的是。于是，這條魚(yú)便順理成章地成了美味佳肴?！　≡捳f(shuō)當(dāng)?shù)夭┪镳^有個(gè)年輕的女管理員叫拉蒂邁，此人平時(shí)熱心于魚(yú)類(lèi)學(xué)研究。當(dāng)她聽(tīng)到消息聞?dòng)嵹s來(lái)的時(shí)候，見(jiàn)到的已是一堆殘皮剩骨。不過(guò)，出于職業(yè)敏感，拉蒂邁小姐還是把魚(yú)的頭骨收集了起來(lái)，寄給當(dāng)時(shí)的魚(yú)類(lèi)學(xué)權(quán)威、南非羅茲大學(xué)的史密斯教授?！　〗淌诮有藕螅D時(shí)目瞪口呆。原來(lái)這種長(zhǎng)著矛尾的魚(yú)，早在’7000萬(wàn)年前就已絕種了，科學(xué)家們過(guò)去只是在化石中見(jiàn)到過(guò)。眼前發(fā)生的一切，使教授由震驚轉(zhuǎn)為打一個(gè)大大的問(wèn)號(hào)。于是，他不惜定下10萬(wàn)元重金，懸賞捕捉第二條矛尾魚(yú)!　　時(shí)間一年又一年地過(guò)去，不知不覺(jué)過(guò)了14個(gè)年頭。正當(dāng)史密斯教授抱恨絕望之際，1952年12月20日，教授突然收到了～封電報(bào)，電文是：“捉到了您所需要的魚(yú)?！?/pre>



媒體關(guān)注與評(píng)論
數(shù)學(xué)科普優(yōu)美如文學(xué)／何鳴鴻　　符合黃金比值的雅典娜雕像 　　因?yàn)榇髮W(xué)學(xué)的是文學(xué)，所以高考結(jié)束后，除了加減乘除外，我?guī)缀鯖](méi)有正兒八經(jīng)地和數(shù)學(xué)打過(guò)交道。數(shù)學(xué)在我腦子里慢慢只剩下一堆雜亂的、含義模糊的數(shù)字、符號(hào)和圖形。數(shù)學(xué)對(duì)于我來(lái)說(shuō)就是一塊“敲門(mén)磚”，只用在高考那幾個(gè)小時(shí)，敲開(kāi)大學(xué)之門(mén)后，它就被我無(wú)情地拋棄了。近日，我兒子買(mǎi)了一本《函數(shù)和極限的故事———張遠(yuǎn)南先生獻(xiàn)給中學(xué)生的禮物》（中國(guó)少年兒童出版社），我拿起來(lái)翻了翻，沒(méi)想到這一翻，竟然使我對(duì)數(shù)學(xué)的看法有了顛覆性的改變。 　　請(qǐng)看本書(shū)開(kāi)頭：“我們這個(gè)星球，宛如漂浮在浩瀚宇宙中的一方島嶼，從茫茫中來(lái)，又向茫茫中去。生息在這一星球上的生命，經(jīng)歷了數(shù)億年的繁衍和進(jìn)化，終于在創(chuàng)世紀(jì)的今天，造就了人類(lèi)的高度智慧和文明……”我第一次發(fā)現(xiàn)，科學(xué)和藝術(shù)能這么完美地結(jié)合在一起，數(shù)學(xué)書(shū)竟然可以寫(xiě)得像文學(xué)書(shū)那樣優(yōu)美。除了算數(shù)外，生活中竟然可以找出那么多和數(shù)學(xué)有關(guān)的事，而且這些故事都如此有趣！比如，生活中習(xí)以為常的銀行儲(chǔ)蓄，我們知道，存5年期的利率高于存1年期或3年期的利率。可能不少人以為，這僅僅是為了鼓勵(lì)人們?nèi)ゴ孑^長(zhǎng)期限的儲(chǔ)蓄。但是作者在書(shū)中通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算，告訴我們?yōu)槭裁撮L(zhǎng)期儲(chǔ)蓄的利率必須高于短期儲(chǔ)蓄。還有，你知道為什么女性喜歡穿高跟鞋嗎？其實(shí)是無(wú)意中為了讓身材比例切合黃金比值。雅典娜等許多古希臘雕塑就是藝術(shù)家們運(yùn)用黃金比值的結(jié)果。 　　看著看著，我不禁為作者擊節(jié)贊嘆。作者既有深厚的數(shù)學(xué)功底，又有開(kāi)闊的知識(shí)視野。他從日常生活、大自然、科學(xué)史和人類(lèi)歷史中，“信手拈來(lái)”一個(gè)個(gè)和函數(shù)、極限有關(guān)的故事。這些生動(dòng)有趣的故事，揭示出種種數(shù)學(xué)奧秘，向讀者展示廣袤而神奇的數(shù)學(xué)世界，使原本枯燥難懂的數(shù)學(xué)知識(shí)變得搖曳多姿、妙趣橫生了。作者在書(shū)中不僅告訴結(jié)論，還進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算、證明，從而避免了浮光掠影、泛泛而談，使讀者知其然，更知其所以然。從狄多女王購(gòu)地的故事中，我了解了用一條定長(zhǎng)的線段圍出最大面積的圖形是圓，從而懂得了“周長(zhǎng)與面積之間函數(shù)關(guān)系”的數(shù)學(xué)知識(shí)；在“奇異的指北針”中，我知道了假如我在烈日當(dāng)空、一望無(wú)際的沙漠中迷失方向時(shí)，該如何用自己的手表判斷方向，而這個(gè)道理竟然可以很容易用數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)解釋…… 　　在我的記憶中枯燥無(wú)味的數(shù)學(xué)因此書(shū)慢慢鮮活起來(lái)，我從沒(méi)想到數(shù)學(xué)能這么有趣、有用。顯然，在我的學(xué)生時(shí)代，我只是掌握了一些數(shù)學(xué)知識(shí)，而沒(méi)有積累多少數(shù)學(xué)素養(yǎng)。知識(shí)和素養(yǎng)的區(qū)別是：知識(shí)提供解決某一具體問(wèn)題的鑰匙，素養(yǎng)指引思考問(wèn)題、看待問(wèn)題的角度；知識(shí)很容易遺忘，素養(yǎng)會(huì)伴你終生。真正對(duì)人的思想、行為產(chǎn)生影響的，不是僵化的、有形的知識(shí)，而是靈動(dòng)的、無(wú)形的素養(yǎng)。如何提升個(gè)人素養(yǎng)呢？培根說(shuō)：“讀史使人明智，讀詩(shī)使人秀靈，數(shù)學(xué)使人周密，科學(xué)使人深刻，倫理學(xué)使人莊重，邏輯修辭之學(xué)使人善辯?！边@話道出了博覽群書(shū)對(duì)提高素養(yǎng)的巨大作用。在實(shí)際工作和生活中，以前學(xué)的很多知識(shí)可能都派不上用場(chǎng)，但任何一種素養(yǎng)都對(duì)工作和人生有益。 　　我真羨慕現(xiàn)在的中學(xué)生，能看到這么優(yōu)秀的科普讀物。人生不能重來(lái)，生活沒(méi)有“假如”，但我還是要“假如”一把：如果中學(xué)時(shí)我能讀到本書(shū)這樣的科普讀物，也許我會(huì)愛(ài)上數(shù)學(xué)，并改變?nèi)松贰！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。怯凇侗本┩韴?bào)》　　資料提供：中國(guó)少年兒童出版社）圖形多妙趣 推理更神奇　　前些天，收到張遠(yuǎn)南老師寄來(lái)的新著《圖形和邏輯的故事》（中國(guó)少年兒童出版社）。聞著新書(shū)的油墨香，我的思緒又回到了十幾年前。 　　那是上世紀(jì)八十年代末，那時(shí)我在山區(qū)一所中學(xué)當(dāng)老師。一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，我買(mǎi)到了張遠(yuǎn)南老師所著的一套數(shù)學(xué)科普叢書(shū)，包括《抽象中的形象》等。我如饑似渴地吸取書(shū)中的營(yíng)養(yǎng)，然后現(xiàn)炒現(xiàn)賣(mài)將書(shū)中的精華傳授給學(xué)生，使學(xué)生學(xué)數(shù)學(xué)的興趣大增。 　　從此，每接一個(gè)新班，上第一節(jié)課時(shí)，我都要給他們玩一個(gè)從這套書(shū)上學(xué)來(lái)的游戲。我拿出一張紙條，將一頭扭轉(zhuǎn)180°后粘接成一紙帶，然后大聲問(wèn)學(xué)生：“從中間剪斷，會(huì)怎么樣？”他們回答：“兩個(gè)紙帶！”我當(dāng)眾剪斷，學(xué)生們驚奇地發(fā)現(xiàn)是一個(gè)更大的紙帶！我再問(wèn)：“將這個(gè)大紙帶再?gòu)闹虚g剪斷呢？”他們又回答：“應(yīng)該是更大的紙帶?！蔽以俅萎?dāng)眾剪斷，學(xué)生們感到驚愕，他們又答錯(cuò)了！這時(shí)，我又拿出一個(gè)事先做好的紙帶，問(wèn)學(xué)生：“沿左邊三分之一剪斷會(huì)怎樣？”回答五花八門(mén)。看到我剪完的結(jié)果后，教室里鴉雀無(wú)聲。 　　我有點(diǎn)得意地說(shuō)：“這不是魔術(shù)，而是數(shù)學(xué)。這個(gè)紙帶叫做墨比烏斯帶，數(shù)學(xué)里有很多東西比這個(gè)紙帶還神奇、有趣?！?　　課后學(xué)生常常追著我問(wèn)：“老師，這些好玩的知識(shí)是哪來(lái)的，怎么課本上沒(méi)有呀？”我把手里的科普書(shū)一亮，學(xué)生們搶著拿去閱讀。后來(lái)，一位已考上數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)博士的學(xué)生春節(jié)來(lái)家里看我，還說(shuō)起這事。他說(shuō)，這些科普書(shū)開(kāi)闊了他的視野，激發(fā)了他的興趣。 　　確實(shí)，興趣是最好的老師。若沒(méi)有興趣，數(shù)學(xué)的公式、定理、圖形肯定是枯燥無(wú)味的，數(shù)學(xué)只剩下一道道永遠(yuǎn)也做不完的題。如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，是老師們頭痛的問(wèn)題。后來(lái)，我有幸認(rèn)識(shí)了張遠(yuǎn)南先生，此時(shí)的他已是全國(guó)知名的數(shù)學(xué)特級(jí)教師。我們談到這個(gè)話題，張先生說(shuō)他寫(xiě)書(shū)的初衷就是“提高中學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，加深和擴(kuò)展中學(xué)數(shù)學(xué)課堂知識(shí)”。因?yàn)橛胸S富的中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)經(jīng)歷，所以張先生的書(shū)既和課堂知識(shí)結(jié)合緊密，又高于教材、教輔。普通的教輔書(shū)告訴你的是小技小巧，而張先生的書(shū)注重培養(yǎng)學(xué)生的“數(shù)學(xué)氣質(zhì)”，提升學(xué)生的數(shù)學(xué)思維水平。難得的是，張先生文筆優(yōu)美，讀者看他的書(shū)就像看文學(xué)書(shū)那般享受。 　　這本《圖形和邏輯的故事》秉承了張先生一貫的文風(fēng)。書(shū)中給出了23個(gè)關(guān)于圖形的故事，讓抽象的問(wèn)題形象化，每個(gè)故事都妙趣橫生。在很多人眼里，數(shù)學(xué)是死板的、抽象的。其實(shí)，死板的東西可以轉(zhuǎn)化為生動(dòng)、形象的東西，而圖形正是轉(zhuǎn)化的橋梁。我們知道，數(shù)形結(jié)合是數(shù)學(xué)里非常重要的思想方法。著名數(shù)學(xué)家華羅庚說(shuō)過(guò)：“數(shù)缺形時(shí)少直覺(jué)，形缺數(shù)時(shí)難入微。數(shù)形結(jié)合百般好，隔離分家萬(wàn)事非?！绷攘葦?shù)語(yǔ)，把圖形之妙趣說(shuō)得淋漓盡致。 　　關(guān)于邏輯，書(shū)中有一個(gè)“火柴游戲的決勝奧秘”的游戲。我?guī)W數(shù)班講“邏輯與對(duì)策”時(shí)，經(jīng)常講到它。游戲的內(nèi)容是這樣的： 　　有若干堆火柴，每堆火柴的數(shù)目是任意的?，F(xiàn)有A、B兩人輪流取這些火柴，每人只能從某堆中取走若干根火柴，也可以整堆全部取走，但不允許跨堆取，即不能一次從兩堆中拿。約定誰(shuí)拿到最后一根就算誰(shuí)贏。 　　游戲的背景是邏輯推理。這個(gè)游戲的奧秘，也許小學(xué)生細(xì)細(xì)琢磨就能明白，但也經(jīng)常使高三學(xué)生摸不著頭腦。 　　圖形常使我們感到數(shù)學(xué)好玩，而邏輯又使我們認(rèn)識(shí)到要玩好數(shù)學(xué)并不容易。無(wú)論是想感受“好玩”，還是想深入“玩好”，《圖形和邏輯的故事》都能助你一臂之力。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。怯凇侗本┩韴?bào)》　　資料提供：中國(guó)少年兒童出版社）






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