Числа правят миром

Размещено на http://allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

ГОУ СПО «БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Выступление по Истории математики

на тему:

«Числа правят миром»

Выполнил: студентка 5 курса группы Б

Мансурова Э.

Проверила: Орлова Л. Н.

Благовещенск - 2009

Первого греческого ученого, который начал рассуждать о математике, а не только пользоваться ею, звали Фалес. А о числах первым начал рассуждать грек Пифагор, который родился на острове Самосе в VI веке до нашей эры. Поэтому его часто называют Пифагором Самосским. Много легенд рассказывали греки об этом мыслителе. Его ученики уверяли даже, что он был сыном самого солнечного бога Аполлона, что его бедро было сделано из чистого золота, а когда он подошел к одной реке, та вышла из берегов, чтобы приветствовать Пифагора! Но мало ли что рассказывали люди в то легковерное время!

Если отбросить сказки и выдумки, то окажется, что Пифагор очень много сделал для развития науки (хотя начинал он совсем не как ученый, а как победитель Олимпийских игр по кулачному бою!). Сначала он занялся музыкой. Ему удалось установить связь между длиной струны музыкального инструмента и издаваемым им звуком. И тогда Пифагор решил, что не только законы музыки, но и вообще все на свете можно выразить с помощью чисел. «Числа правят миром!» -- провозгласил он!!!

СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ

Шуточное стихотворение А. Н. Старикова «Необыкновенная девочка»;

Ей было тысяча сто лет,

Она в сто первый класс ходила,

В портфеле по сто книг носила

Всё это правда, а не бред

Когда, пыля десятком ног,

Она шагала по дороге,

За ней всегда бежал щенок

С одним хвостом, зато стоногий,

Она ловила каждый звук

Своими десятью ушами,

И десять загорелых рук

Портфель и поводок держали.

И десять тёмно-синих глаз

Рассматривали мир привычно...

Но станет всё совсем обычным,

Когда поймёте наш рассказ.

Разгадать загадку поэта нам поможет следующее наблюдение. Выпишем упомянутые в стихотворении числа: 1, 10, 100, 101, 1100. Легко заметить, что все они записываются с помощью лишь двух цифр: 0 и 1. Может быть, здесь зашифровано разложение чисел по степени двойки? Проверим. Ей было 1100 лет»: 1 • 2 + 1 • 22 + 0 • 21 + + 0 •1 = 12. Значит, ей было 12 лет. Она в 101-й класс ходила»: 1•2 + 0 • 21 + 1 • 2° = 5. Значит, она ходила в 5-й класс. И так далее. Действительно, получается совсем обычная картина. А помогла нам двоичная система счисления.

Когда людям приходилось считать на пальцах очень большие совокупности предметов, к счёту привлекали больше участников. Один считал единицы, второй -- десятки, а третий -- сотни, то есть десятки десятков. Он загибал один палец лишь после того, как у второго участника счёта оказывались загнутыми все пальцы обеих рук. Такой счёт единицами, затем десятками, затем десятками десятков, а там десятками сотен и т. д. лёг в основу системы счисления, принятой почти у всех народов мира. Она называется десятичной системой. Сначала говорили так: пять пальцев третьего человека, восемь пальцев второго и шесть пальцев первого. Но ведь это сколько времени надо произносить! Поэтому постепенно стали произносить короче. Вместо «палец второго человека» появилось слово «десять», а вместо «палец третьего человека» -- «сто». Вот и получилось: пятьсот восемьдесят шесть.

Сейчас десятичная система счисления применяется почти повсеместно. Но и теперь есть ещё племена, которые довольствуются при счёте пальцами одной руки. У них система счёта оказалась пятеричной. В странах, где люди ходили босиком, по пальцам легко было считать до 20. Поэтому довольно большое распространение получила двадцатеричная система счёта. Следы этого сохранились, например, во французском языке, где слово «восемьдесят» звучит как «четыре раза двадцать».

Самым серьёзным соперником десятичной системы счёта оказалась двенадцатеричная. Вместо десятков применяли при счёте дюжины, то есть группы из 12 предметов. Во многих странах даже теперь некоторые товары, например ножи, ложки, вилки, продают дюжинами. В столовый сервиз, как правило, входит по 12 тарелок, 12 чашек и 12 блюдец.

Кстати, в торговле ещё в начале нашего века применяли и дюжину дюжин, которую называли гроссом (большой дюжиной). Так что, пересчитав предметы в двенадцатеричной системе, можно было сказать: пять гроссов, восемь дюжин и ещё шесть предметов. В нашей системе обозначений это число

144 • 5 + 12 • 8 + 6 = 822.

Откуда же взялся интерес к дюжине? В древних памятниках письменности число 12 встречается часто и всегда в какой-то особой роли. То у пророка оказывается ровно 12 последователей, то герой должен совершить как раз 12 подвигов, чтобы искупить свою вину. Древние греки насчитывали 12 основных богов, которым они поклонялись.

Год разделён на 12 месяцев, и даже Гулливер в книге Свифта в 12 раз выше, чем его лилипуты, и в 12 раз ниже, чем великаны. Чем объяснить такое почтительное отношение к числу 12?

Ответить на этот вопрос помогла учёным глиняная табличка, на которой был записан самый древний шумерский счёт. Оказывается, шумеры считали в древности не по пальцам, а по суставам пальцев. А на каждом пальце руки, кроме большого, по 3 сустава -- всего 12.

Несколько раз совершалась попытка ввести двенадцатеричную систему, то есть вместо десятков считать дюжинами и гроссами. Однако дальше разговоров дело не пошло: непосильной оказалась задача переучить всех на новые обозначения и правила счёта.

Разумеется, победа новой десятичной системы счисления над всеми соперницами объясняется тем, что у человека на каждой руке по 5 пальцев. Было бы их по шесть, считали бы мы не десятками, а дюжинами. А если бы у нас, как у лошадей, на руках и ногах были копыта, то арифметика была бы такой же, как у папуасов, -- мы считали бы парами.

Но странные повороты делает история! Именно двоичная система счёта оказалась самой полезной для современной техники. На основе двоичной арифметики работают современные ЭВМ.

ЛЮБОПЫТНЫЕ СВОЙСТВА НАТУРАЛЬНЫХ ЧИСЕЛ

У натуральных чисел есть много любопытных свойств, которые обнаруживаются при выполнении над ними арифметических действий. Но заметить эти свойства все же бывает легче, чем доказать их. Приведем несколько таких свойств.

1. Возьмем наугад какое-нибудь натуральное число, например 6, и запишем все его делители: 1, 2, 3, 6. Для каждого из этиx чисел запишем, сколько у него делителей. Так как у 1 только один делитель (само это число), у 2 и 3 по два делителя, и у 6 имеем 4 делителя, то получаем числа 1, 2, 2, 4. У них есть замечательная особенность: если возвести эти числа в куб и сложить ответы, получится в точности такая же сумма, которую мм получили бы, сначала сложив эти числа, а потом возведи сумму в квадрат

Может быть, все дело в том, что мы взяли число 6? Попробуем другое число, например 12. Здесь уже больше делителей: 1, 2, 3, 4, 6, 12. Записывая число делителей для каждого из этих чисел, получаем: 1, 2, 2, 3, 4, 6. Проверим, выполняется ли равенство

l3+23+23+33+43+63=(l+2+2+3+4+6)2.

Подсчеты показывают, что и слева, и справа ответ один и тот же, а именно 324. Какое бы число мы ни взяли, подмеченное нами свойство будет выполняться. Вот только доказать это довольно сложно.

2. Возьмем любое четырехзначное число, например 2519, и расставим его цифры сначала в порядке убывания, а потом в порядке возрастания: 9521 и 1259. Из большего числа вычтем меньшее: 9521-1259=8262. С полученным числом проделаем то же самое: 8622-2268=6354. И еще один такой же шаг: 6543-3456=3087. Далее, 8730-0378=8352, 8532-2358=6174. Вам не надоело вычитать? Сделаем все же еще один шаг: 7641 -- 1467=6174. Снова получилось 6174.

Вот теперь мы, как говорят программисты, «зациклились»: сколько бы раз мы теперь ни вычитали, ничего, кроме 6174, не получим. Может быть, дело в том, что так было подобрано исходное число 2519? Оказывается, оно здесь не при чем: какое бы четырехзначное число мы ни взяли, после не более чем семи шагов обязательно получится это же число 6174.

3. Нарисуем несколько окружностей с общим центром и на внутренней окружности запишем любые четыре натуральных числа. Для каждой пары соседних чисел вычтем из большего меньшее и результат запишем на следующей окружности, Оказывается, если повторить это достаточно много раз, на одной из окружностей все числа окажутся равными нулю, а поэтому и дальше ничего, кроме нулей, получаться не будет. На рисунке показано это для случая, когда на внутренней окружности написаны числа 25, 17, 55, 47.

4. Возьмем любое число (хоть тысячезначное), записанное в десятичной системе счисления. Возведем все его цифры в квадрат и сложим. С суммой проделаем то же самое. Оказывается, после нескольких шагов мы получим либо число 1, после чего иных чисел не будет, либо 4, после чего имеем числа 4, 16, 37 58, 89, 145, 42, 20 и снова получим 4. Значит, цикла не избежать и здесь.

5. Составим такую бесконечную таблицу. В первом столбце напишем числа 4, 7, 10, 13, 16,... (каждое следующее на 3 больше предыдущего). От числа 4 проведем вправо строку, увеличивая на каждом шагу числа на 3. От числа 7 поведем строку, увеличивая числа на 5, от числа 10-- на 7 и т. д.

Получается такая таблица:

4 7 10 13 16 19 …

7 12 17 22 27 32 …

10 17 24 31 38 45…

13 22 31 40 49 58…

16 27 38 49 60 71…

19 32 45 58 71 84…

…………………………….

Если взять любое число из этой таблицы, умножить его на 2 и к произведению прибавить 1, то всегда получится составное число. Если проделать то же самое с числом, не входящим в эту таблицу, то получаем простое число. Например, возьмем из таблицы число 45. Число 2 • 45+1 = 91 составное, оно равно 7 • 13. А числа 14 в таблице нет, и число 2 • 14+1 = 29 простое.

Этот замечательный способ отличать простые числа от составных придумал в 1934 году индийский студент Сундарам. Наблюдения за числами позволяют открывать и другие замечательные утверждения. Свойства мира чисел поистине неисчерпаемы.

СУЕВЕРИЯ И ЧИСЛА

натуральный число ростовщик суеверие

Число 7

Число 7 -- символ обновления. Через 7 месяцев прорезываются зубки у младенца, в 7 лет обновляются зубы у ребенка, семимесячный новорожденный обычно выживает и т.п.

В глубокой древности это число долгое время считалось неопределенно большим количеством. Безграмотные люди боялись больших чисел, связывая с ними различные предрассудки, склоняли перед ними голову. Последствия такого представления о числе 7 дошли и до наших дней. По мусульманской религии через 7 дней после смерти проводят поминки; покойника заворачивают в «кафен» из 7 слоев белой ткани.B неделе 7 дней. В башкирских народных сказках число 7 принимает загадочно большое значение: «Батыр спал 7 дней, 7 ночей», «Батыры встретились на распутье семи дорог» и т. д. А пословица «Семь раз отмерь -- один раз отрежь» учит обдуманным поступкам, благоразумное.

Рисунок семилепесткового курая в государственной символике Башкортостана означает существование семи основных племен -- родоначальников башкирского народа.

Большое значение числу 7 придает и христианская религия. Будто бы «Бог создал мир за 7 дней», посвятив седьмой день отдыху. На Руси число 7 применялось в колдовстве и заклинаниях, лечили.

Число 13

Суеверные люди связывают несчастье и неудачу с числом 13 и называют его «чертовой дюжиной». Возможно, это связано с тем, что число 13 -- простое, не имеет делителей кроме себя и единицы, т. е. неудобное число. Религия окутала его оболочкой несчастья. По религиозному сказанию Иуда, тринадцатый ученик Христа, оказался предателем.

Суеверия, связанные с числом 13, особенно распространены в некоторых странах Запада. Там нет дома 13-го номера и 13-ой квартиры. В кинотеатрах нет 13-го ряда и места; не ходят трамваи и троллейбусы под 13-ым номером, 13-го числа не отправляются в плаванье корабли.

ТРАНСЦЕНДЕНТНЫЕ ЧИСЛА: и е.

ЗАДАЧА О РОСТОВЩИКЕ

Представителю знаменитой швейцарской династии математиков Якобу Бернулли принадлежит идея следующей задачи.

Некий ростовщик дал взаймы купцу определённую сумму денег с условием, что через год тот вернёт заём в двукратном размере. Когда купец в следующий раз обратился к нему с просьбой дать денег, ростовщик изменил условия договора: за первые полгода подлежащая возврату сумма возрастёт в полтора раза, а по истечении второй половины срока вновь образованная сумма увеличится ещё в полтора раза. Ростовщик рассчитал, что таким образом он повысит первоначальную сумму займа в 9/4 раза, что, безусловно, выгоднее двукратного увеличения.

Постепенно в голове ростовщика сложился ещё более хитрый план: сумму, подлежащую возврату, увеличивать непрерывно. А именно: весь срок, на который купцу одалживаются деньги, разделить на большое число n равных промежутков. По истечении каждого промежутка сумма долга должна возрастать в (1 + 1/n) раз. Так что к окончанию срока первоначальный заём увеличится в (1 + 1/n) раз. «Наверное, это очень большое число», -- подумал ростовщик.

Когда эту формулу вывел для себя купец, он рассудил так: «С одной стороны, показатель степени n, увеличиваясь, тянет за, собой в бесконечность всю степень, поскольку основание её, 1 +1In, больше единицы. Казалось бы, непрерывное приращение долга в конце концов выльется в колоссальную денежную сумму -- сверхприбыль для ростовщика и соответственно сверхубыток для меня. Но, с другой стороны, хотя основание 1 + 1/n и больше единицы, с увеличением n оно всё стремительнее к ней приближается. А эту упрямую цифру в какую степень ни возводи, всё равно лишь единицу получишь...». На самом деле выражение (1 + 1/n) с ростом n стремится к числу е = 2,718281828459045..., называемому также эйлеровым числом. Это одна из самых замечательных математических констант, основание натурального логарифма. Первые знаки числа е запомнить несложно: два; запятая, семь, год рождения Льва Толстого -- два раза, сорок пять, девяносто, сорок пять.

Размещено на Allbest.ru