2024年2月27日发(作者:海南高考数学试卷难吗)
微专题11 有关数学文化的填空题
主备:
数学文化题是近几年全国卷中出现的新题型.预计在今后几年的江苏高考中,数学文化题会以填空题的形式考查,也不排除以解答题的形式考查,这类题难度适中或容易.传统文化试题一般强化了数学文化的传承和数学应用意识的培养.这类问题一般以大篇幅的文字叙述或文言文表达,有许多学生会在阅读上容易陷入误区.
一.【温故·习新】
1.八卦是中国道家文化的深奥概念,是一套用三组阴阳组成的哲学符号.八卦表示事物自身变化的阴阳系统,用““”代表阳,用”代表阴,用这两种符号,按照大自然的阴阳变化平行组合,组成八种不同的形式(如图所示).从图中的八卦中随机选取一卦,则此卦中恰有两个“”的概率为 .
”的是坎、艮、震,根据古典概型及其概率的计算公式,可得解析 由图可知,恰有两个“3所求概率为8..
2我国古代著名的数学家刘徽著有《海岛算经》。内有一篇:“今有望海岛,立两表齐,高三丈,前后相去千步,令后表与前表相直。从前表却行百二十三步,人目著地取望岛峰,与表末参合。从后表却行百二十七步,人目著地取望岛峰,亦与表末参合。问岛高及去表各几何?”请你计算出海岛高度为________步.
(参考译文:假设测量海岛,立两根标杆,高均为5步,前后相距1 000步,令前后两根标杆和岛在同一直线上,从前标杆退行123步,人的视线从地面(人的高度忽略不计)过标杆顶恰好观测到岛峰,从后标杆退行127步,人的视线从地面过标杆顶恰好观测到岛峰,问岛高多少?岛与前标杆相距多远?)(丈、步为古时计量单位,当时是“三丈=5步”)
解析 如图所示,设岛高x步,与前标杆相距y步,
x=123+y,由相似三角形的性质,有5127x=127+1 000+y,5123
x=1 255,解得则海岛高度为1 255步。答案
1 255
y=30 750,
3.意大利著名数学家斐波那契在研究兔子繁殖问题时,发现有这样一列数:1,1,2,3,5,8,13,…。该数列的特点是:前两个数都是1,从第三个数起,每一个数都等于它前面相邻两个数的和,人们把这样的一列数组成的数列称为“斐波那契数列”,若记此数列为{an},则a2 017a2 019-a22 018等于________.
222222解析
a1a3-a22=1×2-1=1,a2a4-a3=1×3-2=-1,a3a5-a4=2×5-3=1,a4a6-a5=3×8n+12 017+1
-52=-1,…,由此可知anan+2-a2,所以a2 017a2 019-a2=1。故选A。n+1=(-1)2 018=(-1)4.在古希腊数学家海伦的著作《测地术》中记载了著名的海伦公式,利用三角形的三边长求三角形a+b+c的面积。若三角形的三边分别为a,b,c,则其面积S=pp-ap-bp-c,这里p=2。已知在△ABC中,BC=6,AB=2AC,则当△ABC的面积最大时,sinA=________.
【解析】 设AC=x,AB=2x,则由海伦公式得
S=
6+3x3x-66+x6-x32·2·2·2=4x+2x-26+x6-x
33x2-4+36-x2=4x2-436-x2≤4·=12,当且仅当x2-4=36-x2,即x=25,即AC=225,AB=45时不等式取等号。所以△ABC的面积的最大值为12,此时由余弦定理得cosA=252+452-624322×25×45=5,故sinA=1-cosA=5。
二.【释疑·拓展】
题型一 三角与传统文化
例1.我国古代数学家僧一行应用“九服晷(guǐ)影算法”在《大衍历》中建立了晷影长l与太阳天顶距θ(0°≤θ≤80°)的对应数表,这是世界数学史上较早的一张正切函数表.根据三角学知识可知,晷影长度l等于表高h与太阳天顶距θ正切值的乘积,即l=htan
θ.已知天顶距θ=1°时,晷影长l≈0.14.现测得午中晷影长度l≈0.42,则天顶距θ为 .(答案精确到1°)
(参考数据:tan 1°≈0.017 5,tan 2°≈0.034 9,tan 3°≈0.052 4,tan 22.8°≈0.420 4)
解析 ∵l=htan
θ,且顶距θ=1°时,晷影长l≈0.14.
l0.14∴h=tan
θ=0.017 5=8,当晷影长度l≈0.42,
l0.42tan
θ=h=8=0.0524,∴θ=3°
跟踪训练1:我国古代数学家刘徽于公元263年在《九章算术注》中提出“割圆术”:割之弥细,所失弥少,割之又割,以至于不可割,则与圆合体,而无所失矣.即通过圆内接正多边形细割圆,并使正多边形的面积无限接近圆的面积,进而来求得较为精确的圆周率.如果用圆的内接正n边形逼近圆,算得圆周率的近似值记为πn,那么用圆的内接正2n边形逼近圆,算得圆周率的近似值π2n可表示成 .(用含n的代数式表示)
解析 令圆的半径为1,则圆内接正n边形的面积为
360°n360°180°180°12n×2×1×sinn=2sinn=nsinncosn,
360°180°12圆内接正2n边形的面积为2n×2×1×sin2n=nsinn,
用圆的内接正n边形逼近圆,
180°180°可得S圆=nsinncosn=πn;
180°πn用圆的内接正2n边形逼近圆,可得S圆=nsinn=π2n;所以π2n=180°.
cosn题型二
数列与传统文化
例2.《算法统宗》是中国古代数学名著,由明代数学家程大位编著,它对我国民间普及珠算和数学知识起到了很大的作用,是东方古代数学的名著.在这部著作中,许多数学问题都是以歌诀形式呈现的,“九儿问甲歌”
就是其中一首:一个公公九个儿,若问生年总不知,自长排来差三岁,共年二百又零七,借问长儿多少岁,各儿岁数要详推.在这个问题中,记这位公公的第n个儿子的年龄为an,则a1= .
解析 由题意可得儿子的岁数成等差数列,
设公差为d,其中公差d=-3,S9=207,
9×8即S9=9a1+2×(-3)=207,解得a1=35.
跟踪训练2:(2019·恩施质检)朱世杰是历史上最伟大的数学家之一,他所著的《四元玉鉴》卷中“如像招数”五问中有如下问题:“今有官司差夫一千八百六十四人筑堤,只云初日差六十四人,次日转多七人.”其大意为“官府陆续派遣1 864人前往修筑堤坝,第一天派出64人,从第二天开始每天派出的人数比前一天多7人.”在该问题中的1 864人全部派遣到位需要的天数为 .
解析 根据题意设每天派出的人数组成数列{an},分析可得数列是首项a1=64,公差d=7的等n(n-1)差数列,该问题中的1 864人全部派遣到位的天数为n,则64n+·7=1 864,依次将选项2中的n值代入检验得,n=16满足方程.
题型三 不等式与传统文化
例3.(2019·全国卷Ⅰ)古希腊时期,人们认为最美人体的头顶到肚脐的长度与肚脐至足底的长度之比5-15-1为22≈0.618,称为黄金分割比例,著名的“断臂维纳斯”便是如5-1此.此外,最美人体的头顶至咽喉的长度与咽喉至肚脐的长度之比也是2.若某人满足上述两个黄金分割比例,且腿长为105 cm,头顶至脖子下端的长度为26
cm,则其身高可能是 .
(填写你认为合适的序号)
①165 cm
②175 cm
③185 cm
④190 cm
5-15-1解析 不妨设头顶、咽喉、肚脐、足底分别为点A、B、C、D,故可得AB=2BC,AC=25-13-CD,假设身高为x,可解得CD=2x,AC=2552x,AB=7-352x,
7-35AB=2x<26x<7-35x<178由题意可得,化简可得⇒210x>171.故选B.
5-1CD=x>5-12x>105跟踪训练3:一元线性同余方程组问题最早可见于中国南北朝时期(公元5世纪)的数学著作《孙子算经》卷下第二十六题,叫做“物不知数”问题,原文如下:有物不知数,三三数之剩二,五五数之剩三,问物几何?即,一个整数除以三余二,除以五余三,求这个整数.设这个整数为a,当a∈[2,2 019]时,符合条件的a共有 .
解析 由题设a=3m+2=5n+3,m,n∈N*,
则3m=5n+1.当m=5k,n不存在;当m=5k+1,n不存在;
当m=5k+2,n=3k+1,满足题意;当m=5k+3,n不存在;当m=5k+4,n不存在;
-62 011故2≤a=15k+8≤2019,解15≤k≤15,k∈Z,
则k=0,1,2,…,134,共135个.
题型四 立体几何与传统文化
例4.《九章算术》是我国古代第一部数学专著,它有如下问题:“今有圆堡瑽(cōng),周四丈八尺,高一丈一尺.问积几何?”意思是“今有圆柱体形的土筑小城堡,底面周长为4丈8尺,高1丈1尺.问它的体积是多少?”(注:1丈=10尺,取π=3),答案为 .
解析 设圆柱体底面圆半径为r,高为h,周长为C.
C因为C=2πr,所以r=2π,
C2C2h482×11所以V=πr2h=π×4π2×h=4π=12=2 112(立方尺).
跟踪训练4:(2019·全国卷Ⅱ)中国有悠久的金石文化,印信是金石文化的代表之一.印信的形状多为长方体、正方体或圆柱体,但南北朝时期的官员独孤信的印信形状是“半正多面体”(图1).半正多面体是由两种或两种以上的正多边形围成的多面体.半正多面体体现了数学的对称美.图2是一个棱数为48的半正多面体,它的所有顶点都在同一个正方体的表面上,且此正方体的棱长为1.则该半正多面体共有________个面,其棱长为________.
解析 由图可知第一层与第三层各有9个面,计18个面,第二层共有8个面,所以该半正多面体共有18+8=26个面.
如图,设该半正多面体的棱长为x,则AB=BE=x,延长CB与FE交于点G,延长BC交正方体棱于H,由半正多面体对称性可知,△BGE为等腰直角三角形,
2∴BG=GE=CH=2x,
2∴GH=2×2x+x=(2+1)x=1,
1∴x=2+1=2-1,即该半正多面体棱长为2-1答案
26
题型五 概率统计、算法与传统文化
例5.我国古代典籍《周易》用“卦”描述万物的变化.每一“重卦”由从下到的6个爻组成,爻分为阳爻“”和阴爻“”,下图就是一重卦.在上排列所有重2-1
卦中随机取一重卦,则该重卦恰有3个阳爻的概率是 .
解析 所有重卦共有2=64种可能,其中满足恰有3个阳爻的有跟踪训练5:
1.古希腊雅典学派算学家欧道克萨斯提出了“黄金分割”的理论,利用尺规作图可画出己知线段的黄金分割点,具体方法如下:取线段AB=2
,过点B作AB的垂线,并用圆规在垂线上截取BC1=2AB=1,连接AC;以C为圆心,BC为半径画弧,交AC于点D;以A为圆心,以AD为半径画弧,交AB于点 E,则点E即为线段AB的黄金分割点.如图所示,在Rt△ABC中,扇形区域ADE记为Ⅰ,扇形区域CBD记为Ⅱ,其余部分记为Ⅲ.在整个图形中随机63C6=20205种,故概率为64=16.
取一点,此点取自Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的概率分别记为P1,P2,P3,(参考数据:5≈2.236)则下列结论中正确的是 .(填写正确的序号)
①P1>P2
;
②P1 ; ③P1=P2+P3 ; ②P2=P1+P3 1解析 由题意可知S扇形BCD>S△BCD=2S△ABC>S扇形ADE, 1故P1<2 2.(2019·安徽A10联盟最后一卷)《九章算术》中有如下问题:“今有牛、羊、马食人苗,苗主责之粟五斗,羊主曰:‘我羊食半马.’马主曰:‘我马食半牛.’今欲衰偿之,问各出几何?”翻译为:今有牛、马、羊吃了别人的禾苗,禾苗主人要求赔偿5斗粟.羊主人说:“我羊所吃的禾苗只有马的一半.”马主人说“我马吃的禾苗只有牛的一半”打算按此比率偿还,问:牛、马、羊的主人各应赔偿多少粟?已知1斗=10升,针对这一问题,设计程序框图如图所示,若输出k的值为2,则m= . 解析 运行该程序,第一次循环,S=50-m,k=1;第二循环,S=50-503m,k=2;第三次循环,此时要输出k的值,则50-7m=0,解得m=7. 三.【反馈·提炼】 1.二十四节气(The 24 Solar Terms)是指中国农历中表示季节变迁的24个特定节令,是根据地球在黄道(即地球绕太阳公转的轨道)上的位置变化而制定的,每一个分别相应于地球在黄道上每运动15°所到达的一定位置.根据上述描述,从秋分到小雪相应于地球在黄道上运动的度数为 . 解析 从秋分到小雪相应于地球在黄道上运动的度数为4×15°=60°.故选A. 答案 A 2.(2019·中卫一模)中国古代数学著作《算法统宗》中有这样一个问题:“三百七十八里关,初步健步不为难,次日脚痛减一半,六朝才得到其关,要见次日行里数,请公仔细算相还.”其大意为:“有一个人走378里路,第一天健步行走,从第二天起脚痛每天走的路程为前一天的一半,走了6天后到达目的地.”则该人最后一天走的路程为 . 1解析 记每天走的路程里数为{an},可知{an}是公比q=2的等比数列, 由S6=378,得S6=16a11-211-21=378,解得a1=192,∴a6=192×25=6.故选C. 3.费马素数是法国大数学家费马命名的,形如22n+1(n∈N)的素数(如:220+1=3)为费马素数,在不超过30的正偶数中随机选取一数,则它能表示为两个不同费马素数的和的概率是 . 解析 在不超过30的正偶数中随机选取一数,基本事件总数n=15,能表示为两个不同费马素数的和的只有8=3+5,20=3+17,22=5+17,共有3个,则它能表示为两个不同费马素数的和的概31率是P=15=5. 4.《周髀算经》是中国古代的天文学和数学著作.其中一个问题大意为:一年有二十四个节气,每个节气晷长损益相同(即太阳照射物体影子的长度增加和减少大小相同).若冬至晷长一丈三尺五寸,夏至晷长一尺五寸(注:一丈等于十尺,一尺等于十寸),则夏至之后的那个节气(小暑)晷长为 . 解析 设晷长为等差数列{an},公差为d,a1=15,a13=135, 则15+12d=135,解得d=10.∴a2=15+10=25, ∴《易经》中所记录的惊蛰的晷影长是2尺5寸.故选B.
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