《故人计数》是小学一年级数学“20以内数认识”单元中的经典课例。它以“牧羊人怎样表示超过10只羊”这一故事情境贯穿始终,通过“实物—小棒—符号”的层层抽象,引导学生经历“满十进一、产生新的计数单位‘十’”的过程,从而认识11~20各数,初步建立“十位、个位”的位值概念。
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我国古代数学家对球体积的研究,经历了漫长的探索历程。早在《九章算术》中,就已记载了关于球体积计算的初步尝试,但早期方法尚未精准揭示球与其他几何体的内在关联。直到南北朝时期,数学家祖冲之与其子祖暅在刘徽 “牟合方盖” 思想的基础上,完成了球体积公式的严密推导,这一成果被载入《缀术》,成为中国古代数学的巅峰成就之一。
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圆周率(π)是圆的周长与直径的比值,这个恒定不变的常数,人类探索了数千年。早在公元前 2 世纪,中国古算书《周髀算经》就记载了 “径一而周三” 的说法,将圆周率近似为 3,这是早期人们通过实践观察得出的朴素结论。同一时期,古埃及纸草书中也留下了约 3.1604 的近似值,可见不同文明都早早关注到这一数学问题。
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黄金分割的核心是一种特殊的比例关系。把一条线段 AB 分成两部分 AC 和 BC(AC>BC),如果较长部分 AC 与整条线段 AB 的比,等于较短部分 BC 与较长部分 AC 的比,这种分割就称为黄金分割,点 C 被叫做黄金分割点。其比值是一个无理数,通常用希腊字母 Φ(Phi)表示,近似值为 0.618,这个比值的奇妙之处在于它的倒数恰好等于自身加 1,即 1/0.618≈1.618。
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中国古代数学家对数列和的探索,始终围绕实际问题展开。早在魏晋时期,刘徽就在《九章算术》的注释中,通过分析良马、驽马的行程问题,研究等差数列求和规律,提出 “平行数 ± 中平里” 的表述,暗含等差数列前 n 项和的核心思想。
详细李善兰,是清代贯通中西、承古开新的数学巨擘。早年博通经史,尤嗜《九章》《测圆海镜》,咸丰初避乱上海,与传教士伟烈亚力合译《几何原本》后九卷,使欧氏全书首次汉传;又译《代微积拾级》,创“微分”“积分”等百十译名,奠定中国近代数学语汇。其自著《则古昔斋算学》十三种,于尖锥术、垛积术、素数论皆发新义:以“尖锥求积”暗合牛顿积分,以“李善兰恒等式”驰名组合数学,并独立证出费马小定理特例。同治间入京师同文馆,任天文算学总教习,培育首批近代科技人才,被誉“中国高等数学开山祖”,使传统算学真正迈入世界数学主流。
杨辉,南宋钱塘(今杭州)人,字谦光,是宋代最富普及精神的数学家。景定间任地方幕职,遍搜坊间算书,删繁就简,编刻《详解九章算法》《日用算法》《杨辉算法》十二卷,把官府历算变为市井可读的“商用数学”。书中首绘“开方作法本源”图,二项系数纵横分明,后人遂称“杨辉三角”;又创“乘除通变”歌诀,立归除、撞归诸捷法,使筹算一步提速;更列“堆垛”诸题,自二阶等差级数求和,启垛积研究之先。其书流传东亚,版片屡刻,被誉“中算之津梁”,市井商贾亦能手按口诀而运筹,遂开中国数学大众化之风。……
刘徽,魏晋间山东布衣,是中国古代数学史上“以理驭数”的第一人。注《九章算术》时创“割圆术”,以3072边形逼近圆周,得π≈3.1416,奠定极限思想;又立“刘徽原理”,用出入相补论证体积,使几何命题皆有条理;更撰《海岛算经》,以重差术测高远,开中国测量学之宗。其“求理以释术”的精神,把经验算法升华为演绎数学,被后世尊为“中算之圣”……
汪莱,安徽歙县人,清代乾嘉学派中独辟蹊径的数学家。幼年家贫,随父经商自学,尤嗜算术,后寄居扬州,与焦循、李锐并称“谈天三友”。乾隆五十七年(1792)撰《衡斋算学》七册,于球面三角、方程论连发新例:首创“有无相减”法判别三次方程实根数目,早于西方判别式理论;又立“正弧正负术”,以简御繁解球面斜三角形,被阮元赞为“弧矢不祧之宗”。嘉庆初入国史馆修《天文志》,将《衡斋遗书》中法简理精之篇呈进,朝士始知山隈有此奇士。其学不事考据而重创获,以“数非一成”之信念,为中国传统数学向近代转型点燃一炬微光……
朱世杰,元代燕山人,号松庭,是中国古代数学史上承前启后的集大成者。青年时代便“以数学名家周游湖海二十余年”,一面潜心著述,一面开门授徒,所到之处学者云集,名声远播。期间撰《四元玉鉴》,创立“四元术”解多元高次方程组,并早于牛顿四百年给出高阶内插法,被尊为“中世纪世界最杰出数学家”……