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河洛图与数阵

(2008-01-12 14:58:34)
标签:

数学思想

儿童少年教育

趣味数学

教育

分类: 教育

天气越来越冷,昨天晚上的气温已经是零下5度了,这个时候山上的枫叶都红过了,只是因为天天刮北风,天空极为蔚蓝,阳光明媚,空气也透亮,人们脸上的神情好像也被北风刮得更加的爽朗。

妞妞学校要开游泳课,妞妞极为兴奋,第一个报名参加。妞妞第一次游泳还是在幼儿园的时候,那时参加了一个游泳班。教练姓陈,他把所有全班的小孩子们身上绑好浮板,救生衣这类的东西后,把她们全部轰进了深水池,说是熟悉水性。妞妞害怕得大哭,一开始大家都哭,慢慢就哭声少了,最后也就有几个孩子在哭,而妞妞一直是哭得最大声的一个。妞妞哭着慢慢划到池边时,教练用大长竿子,又把她推到水中央。妞妞再次大哭,一直哭了一个多小时,别的孩子不哭了,她还在哭。妈妈在岸上看的心痛,也就不忍心再送孩子去游泳班。从此以后只要是说姓陈的老师或教练,妞妞都不高兴。

不过妞妞极其喜欢水,爸爸每次去游泳,都必须带妞妞去,不然妞妞就闹小脾气。爸爸也教,但是有一搭无一搭。忽然有一天,妞妞自己会游了!而且越游越娴熟,游两百米一点问题都没有,可以自己单独到深水池里玩了。

这个周六的下午,爸爸又带妞妞去游泳。妞妞对爸爸说:“奶奶家里有一只甲鱼,奶奶叫它乌龟,哈哈!乌龟是乌龟,甲鱼是甲鱼,奶奶居然不知道它们的差别!”

“哦,那是给奶奶煲汤喝的甲鱼,你养的小乌龟全身都是硬壳壳,甲鱼是有软裙边的。别说城市里面很多人都搞不清区别的。”爸爸一边昂着头游泳,一边大声地对妞妞说。

“我们的蛙泳为什么不叫龟泳呀?你看不是更像乌龟游?”妞妞有划胳膊又伸腿。爸爸听了心里好笑,又不好多说,“因为青蛙是益虫,而且青蛙游得也比乌龟快多了,青蛙蹬腿,乌龟只是划脚而已,再说如果说人像乌龟甲鱼这都是骂人的话。”

“哦,看我的蛙腿蹬!”妞妞头往水里埋,一蹬腿快速游了过去。

休息的时候,两个人裹着厚厚的浴巾,坐在游泳池边的躺椅上,爸爸对妞妞说:“你听说过河洛图吗?就是传说中乌龟背上的神秘图画?”妞妞摇摇头。

“河洛图是两张图,河指黄河,洛即洛水。据说远古时,蛇身人首的伏羲氏是华夏的首领,深得百姓爱戴。他出生于今天甘肃省天水市秦安县,每年的农历正月十六他生日这天,天水市的伏羲庙还要举行盛大仪式祭祀这位圣人。有一次正在黄河岸边,忽见一龙首马身的神兽,体生双翼,高八尺五寸,身披龙鳞,这就是传说中的龙马。只见它凌波踏水,如履平地,背负青玉,上面刻得正是‘河图’。”妞妞听得入神,“怎么会是蛇身人首呢?”

“这是传说,现代人类学家说这是我们祖先崇拜蛇留下的痕迹。实际上我们现在还能看见的龙,也是远古对蛇崇拜留下来的痕迹。后来,到了大禹治水的时候,从洛河中浮出一只神龟,背负玉版献与大禹,称‘洛书’。河图洛书就是这个样子。”爸爸用手指沾上水,在玻璃上画了两幅画,看上去很神秘的样子。

“河图有十个数字,用黑白圆点表示阴阳、五行、四象。其中,单数为白点为阳,双数为黑点为阴。按古人坐北朝南的方位说上是南下是北,左是东右是西。 你看:

北方:一个白点在内,六个黑点在外,表示玄武星象,五行属水。

东方:三个白点在内,八个黑点在外,表示青龙星象,五行属木。

南方:二个黑点在内,七个白点在外,表示朱雀星象,五行属火。

西方:四个黑点在内,九个白点在外,表示白虎星象,五行属金。

中央:五个白点在内,十个黑点在外,表示时空奇点,五行属土。

其中四象每象各统领七个星宿共28宿,按为正位就是:前朱雀,后玄武,左青龙,右白虎。”爸爸说的带劲,妞妞却很是不理解,“这都是什么意思呀?”

“其实这里面有许多的我们古人对于世界的认识,他们的自然知识不足,所以总会把许多我们现在知道不相关的东西关联在一起,你暂时可以不去管它。远古的时候没有数字,用点代替,如果变成现在的数字,实际上它就是一个数阵,像这样子的。”爸爸说着又画了两个图。

“洛书又叫九宫图,它的横行、纵行、对角线的三个数相加之和,皆为十五,被称为人类历史上最早的魔方。相传洛书中包含了治理天下的九类大法,大禹就是根据这九类大法,治服了洪水,还将天下划为九州。河图稍微复杂一些,它以二个数字为一组,分成五组,以(10,5)居中,其余四组(7,2)、(9,4)、(6,1)、(8,3)依次均匀分布在四周。除中间一组数(10,5)之外,纵向或横向的四个数字,其偶数之和等于奇数之和。

纵向数字:7、2、1、6 有7+1=2+6

横向数字:8、3、4、9 有8+4=3+9

所以除(10,5)之外,它的奇数之和等于偶数之和,其和为20。

还有一个特点是它的四侧或居中的两数之差相等。7—2=6—1=8—3=9—4=10—5=5。”

妞妞觉得这个东西很有趣,“爸爸,我们数学兴趣小组作过九宫图这道题,就是把九个数字填进去,满足横竖对角线的和相等,我还是第一个做出来的呢!”

两个人游完泳,回到家里,妞妞还在想关于数阵的奇妙之处。“爸爸,我这里刚好有一到难题,就是数阵的,你给我讲讲好不好?”说着拿出自己的作业本,指着一道带图的题。

这是三个2X2格子互相重叠而成的一个数阵,要求把2到11这10个自然数填入格子中间,使得每一个2X2的格子和数相等,问和数最小是多少?

爸爸想了一会儿,“我们先把这十个数的和加起来看看有多大。”一边写下

2+3+。。+11=(2+11)*10/2=65

“因为重叠了两个格子,所以三个2X2求和时有两个数字是需要重复加的。要得最小的和数,我们需要从最小的数字开始。

没有重复数的时候,65除3除不尽。

离65最近又能被3整除的数是66,增加了1。这显然不行,因为2到11中的任何两个数和都不可能为1。

再下一个是69,增加了4,但是我们依旧找不到2到11中的两个不同的数,其和为4。

再下一个数是72,增加了7,我们注意到2+5=7,也就是说2和5可以是重复的那两个数字。”爸爸把2和5填入重叠得两个格子里。“你的问题已经有了答案,对不对?最小的和是72/3=24。但是我想把格子里的数都填上看看。”说着爸爸嘴里嘟嘟喃喃,手下不停地写下一些数字,一会儿就有了下面的这个图。

“哈哈,难怪它让你求最小和,它至少有四组答案,中间重复的数字还可以是(6,4),(8,5),(9,7)。我把(9,7)也填上你看看。这个时候2X2格子有最大和27。”

“我一会也把另外的两组填上试试,一个简单的题目原来可以这样研究!爸爸你真真强!”妞妞好佩服。爸爸觉得今天讲的东西已经很多了,于是对妞妞说:“我本来还计划给妞妞讲填数阵的游戏,要不今天就到这里了。”

妞妞不干,抱着爸爸非要讲讲。爸爸熬不过,就说:“那我简单讲讲规则。数阵也叫数独,在世界各地都很风行,看现在的西方报纸上还可以找到这样的游戏,网上也有许多专门的数独游戏网站,还有专门的研究书籍和游戏机。数独‘Sudoku’这个词据说是一个日本人发明的,不过我看游戏和我们的九宫没什么本质区别,不过是放大了更复杂而已。规则很简单,9x9个格子里,已有若干数字,你需按逻辑推敲出剩下的空格里是什么数字,使得每一行与每一列都有1到9的数字,每个小九宫格里也有1到9的数字,并且一个数字在每个行列及每个小九宫格里都只能出现一次。下面就有一个图,你试试看,这就算是思考题了。”

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