秩序,数学思维的本质
——还记得《呆在家里抗疫情》直播课上的一个多米诺游戏吗?
疫情席卷全国,全民抗击疫情。为了贯彻“停教停学”的精神,促进拼图课堂的开展,发展学生在拼图课堂中的数学思维和逻辑推理能力,翟家特别在防疫期间利用钉钉平台和多米诺骨牌为载体,为孩子们开展了现场拼图课堂,让孩子们领略到数学思维的精髓——有序思维。
传统的多米诺是每种可能的组合两端只有一张从零到六点的牌,称为双六组,因为面值最高的牌两端各有六点(“双六”)。一到六点的排列方式通常和六面骰子一样,但因为有没有点的空白端,所以每端可以有七个点,一套双六套多米诺骨牌有28张不同的牌。
在直播课上,我和孩子们讨论了这样一个问题:一对六角体可以同时排出多少个每边8个点的正方形?现在简单分享以下。我们分三步解决问题:
(1)因为每边点数之和是8,所以先扣除大于8的单点和多米诺:(6,6),(5,5),(5,6),(4,5),(4,6),(3,6),* * 6。
(2)多米诺骨牌少于2张扣1分。为什么?这是因为当单张纸上的点之和小于2时,附加的单点必须大于6,而我们用的是双十六进制,所以最大单点只有6。这里我们排除:(0,0),(0,1),* * 2。
(3)剩下的20张多米诺骨牌中,单点数为6的有(2,6)、(1,6)、(0,6),单和为3的有(0,3)、(1,2)。因为单个点是6,所以只能匹配单个共3的表,否则会超过9。所以这里会扣除1-(2,6),(1,6),(0,6)中的一个。
最后我们来算一下剩下的:28-6-2-1=19多米诺骨牌。一个正方形需要四个,所以只能凑成四个正方形,也就是说,一对六边形只能同时排出四个每边9个点的正方形。
学生们理解了这个问题后,接着抛出了一个问题:当一对六边形能同时排出每边点数的方阵时,这个数会最大?
在老师的指导下,孩子们模仿上述方法,先探究:一对六角体可以同时排出多少个每边9个点的正方形?经过模仿运算和有序推理,最终结果是:28-4-4-2=18多米诺骨牌。尝试后,可以同时排出四个每边9个点的方块,剩下2张多米诺骨牌。
那么我们可以进一步探讨:一对六面体可以同时放电多少个每边都有点且全部7个的正方形?经过之前的有序推理,我们终于可以算出剩下的:28-9-1-1=17张多米诺骨牌。同样,尝试后,每边都有点数的4个方块和全部7个可以同时排出,剩下1张多米诺骨牌。
我们发现,当每边点数之和为7、8、9时,多米诺骨牌的个数分别为17、19、18。因为多米诺骨牌的数量大于16,所以排出所需的方块并不是很困难。但是,一对hexatiles能同时排出几个每边都有点且全部六个的方阵,似乎并不容易探索。
这时候我们需要扣除大于6的单张和多米诺骨牌的个数:(6,6),(5,5),(5,6),(4,4),(4,5),(4,6),(3,4),(3,5),(3,6)。况且也没什么好扣的。所以还是有:28-12=16张多米诺骨牌。
16多米诺骨牌如果每一张都能派上用场,可以排四个正方形,每边都有点,全部六个。如果只能发现一个多米诺骨牌没用,那么就可以得出结论,不可能同时排出四个每边6个点的方阵。
如果进一步探究:一对六面体可以同时放电多少个边长为点,边长为5的正方形?不难得出结论,此时需要扣除16张多米诺骨牌,剩下12张多米诺骨牌,可以同时排出三个每边都有点数且全部五张的方块。
这样,当每边点数之和为5、7、8、9时,正方形的个数分别为3、4、4、4。为了准确地回答,“当一副六角牌可以同时排出一个正方形,每边的点数是多少,最大的数是多少?”这个问题要看16单点数大于6的多米诺骨牌能否用四个每边点数都是6的方阵同时排出。
这个有点难,需要孩子和老师按照从大到小的顺序,一个一个有序的实验和思考。最后可以得出结论,答案是肯定的。其中一个答案是:(0,6),(0,0),(0,3),(3,3);(1,5),(2,3),(0,4),(1,2);(2,4),(1,1),(0,1),(0,5):(1,4),(0,2),(1,3),(2,2)。?
孩子们因为益智而开动脑筋,因为直播而丰富生活,因为抗疫而了解祖国的富强。每个男人都有责任,并坚定了自己努力学习实现“中国梦”的愿望。