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趣味数学故事:几道趣味算术题的分析

小学生学珠算时最常做的是自然数累加、三盘清、九盘清这三种基本练习。

其中自然数累加就是 1+ 2+ 3+ 4+……+ 97+ 98+ 99+ 100,它的计算结果可用大家熟悉的等差数列求和公式(首项+尾项)×项数÷ 2来计算。1加到 1005050,从中取任一段数的和都可用此公式算出来。

三盘清也叫见珠打珠,就是在算盘上先拨上 123456789,然后从左向右每一档看见原来是什么数就加上什么数,加第一遍后再从左向右加第二遍、第三遍,这样加的结果是 987654312,要是再在末尾加上 9就成了 987654321

九盘清是在算盘上先拨 123456789,然后一遍又一遍的加 123456789,连加九遍后得出结果是 1234567890

本人从小脑子很灵但手指很笨,最怕上珠算课,上课时老师要我们练习累加,全班同学陆陆续续完成从 1加到 100后把手举了起来,可我一个人还在 565758、……笨拙地拨拉着算盘珠子,实在不好意思就偷偷的拨上 5050后把手举起。后来老师发现部分同学作弊就每天变化,今天要求从 1加到 73、明天要求从 1加到 84、……,让大家不能预知最终计算结果。但这也难不到未到十岁的我,我通过自己的分析总结出用(第一个数+最后一个数)×数字个数÷ 2这个方法偷偷在纸上笔算出答案再拨到算盘上应付老师。上初中后学到数列才知道德国伟大的数学家高斯在十岁时也是用这种方法来计算从 1加到 100的,我为自己小时候有着与著名数学家一样的思维方法而感到非常自豪。

对于三盘清和九盘清计算结果出现有规律的数字,我小时候也偷偷的作过分析研究,总结出为什么有规律的原因。

三盘清是见到什么数加什么数,实际上就是把原来的数乘以二,连续三次乘以二也就是乘以八,而 123456789× 8= 123456789×( 10-1-1)= 1234567890-123456789-123456789,这样从减法计算的竖式里可看出第一次减时被减数除个位数是 0外,其它各位都是比减数大 1,如果把三盘清计算后末尾加的 9先加在被减数上,那么第一次减下来个位数是 0,其它各位数全是 1,第二次减就成了 ANOAHDIGITAL 10,这道减法的计算竖式里就有一个有趣的规律:个位数在减时被减数是 ANOAHDIGITAL 11必须向十位借 ANOAHDIGITAL 12变成 ANOAHDIGITAL 13,而十位数在减时由于 ANOAHDIGITAL 14被借走也是 ANOAHDIGITAL 15就必须向百位数借 ANOAHDIGITAL 16变成 ANOAHDIGITAL 17,同样百位数向千位数借,千位数向万位数借……计算的时候从个位开始都是本位被减数是 ANOAHDIGITAL 18,向上一位借 ANOAHDIGITAL 19变成 ANOAHDIGITAL 20,每一位都是 ANOAHDIGITAL 21减去减数,对减数是 ANOAHDIGITAL 22这样依次递增的数,最后的计算结果当然是 ANOAHDIGITAL 23这样依次递减的数了。

九盘清的分析就相对要简单得多,一个数连续加上九次实际上就是十个这个数的和,那么十个 123456789的和当然是 1234567890了。

上世纪八十年代社会上流传着我国台湾省一位小学生在玩电子计算器时无意中发现的有趣现象:在计算器里打上 12345679八位数再乘以 9就会得出 111111111这样九个 1,要是乘以 3就会得出 037037037,乘以 6就会得出 174174174,……乘以 18就会得出 222222222……只要在 ANOAHDIGITAL 10以内,乘以 ANOAHDIGITAL 11的倍数就会出现三位数一个循环的现象,乘以 ANOAHDIGITAL 12的倍数就会出现连续九个一样的数而且乘数是 ANOAHDIGITAL 13的几倍就是连续的九个几。一时全世界很多人都拿计算器去试这个规律,但都是只知其然,不知其所以然。那时宁波有位好奇的记者请宁波一中当时的校长、全国著名的中学数学特级教师陈守礼老师在《宁波日报》上写文章分析这一有趣现象产生的原因,但陈老师的分析很复杂,大家都难以看懂。我看了后马上用小时候分析三盘清的方法一分析,发现这个计算器现象其实比三盘清的分析还要简单。我就把自己的分析寄给陈老师,可他大概没收到也就没给回音。现在我把这个分析写出来与广大数学爱好者分享。 12345679× 9= 12345679×( 10-1)= 123456790-12345679,从这个减法计算的竖式里可看出:前面几位全都是被减数比减数大一,没有 8十位数 97大二,但个位数是 0不够减向十位数借 1,所以十位数也变成了被减数比减数大一,个位被减数借到 ANOAHDIGITAL 10后变成 ANOAHDIGITAL 11也比减数大一,所以乘以 ANOAHDIGITAL 12的结果出现了 ANOAHDIGITAL 13这样连续九个 ANOAHDIGITAL 14的现象,乘以 ANOAHDIGITAL 15结果每位数都是 ANOAHDIGITAL 16,再乘以几倍(只要在九倍以内)当然是每位数都是几了。现在再来分析乘以 3后出现的现象, 12345679× 3= 12345679× 9÷ 3= 111111111÷ 3,从能被 3整除的数的规律中可看到连续三位数上的三个 1加起来等于 ANOAHDIGITAL 10能被 ANOAHDIGITAL 11整除,就可把连续九个 ANOAHDIGITAL 12分成三个 ANOAHDIGITAL 13一段,这样每一段中的 ANOAHDIGITAL 14都能被 ANOAHDIGITAL 15整除,结果就成了三位数一个循环的现象,当乘数是 ANOAHDIGITAL 16时,这三位循环数是 ANOAHDIGITAL 17达最大,再大就要进上第四位改变了上一个循环的数值,所以只要乘数在 ANOAHDIGITAL 18以内, ANOAHDIGITAL 19乘以 ANOAHDIGITAL 20的倍数结果就成三位数一循环的三个循环,乘以 ANOAHDIGITAL 21的倍数就成了九个一样的数。