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标题: 一道简单的难题 [打印本页]

作者: jerryhao    时间: 2005-8-14 23:47
标题: 一道简单的难题
<font color="#cc33cc">今日看到很多人争论一个帖子,是一道关于数学问题和小学教育的,先转载原贴和听听论坛上各位父母的意见,稍后我把一些回应的帖子以及我的评论贴出来,供大家一起讨论
引用:<<!--quote1-->  小学作业越来越让人看不懂  书剑子  最近,小学的教育越来越让人看不懂。我暑假在家辅导上小学5年级的侄子做暑假作业,发现我居然辅导不了他,不仅仅在《语文》上我显示出惊人的无知外,《数学》我都做不好。在下虽然不才,可是当年高中也是所有功课全部优秀,高考语文全校最高,全县前三。所以做不出小学题还确实让我郁闷。语文题我通过搬出《辞海》、《成语词典》以及大量使用GOOGLE,总算弥补了我在地理、历史、考古等方面的无知,但是数学我实在没有办法。有一道数学题,反正我不用高等数学做不出来,特在此请教高手。  来源:兰州大学出版社出版的小学生暑假作业,五年级数学  题目:生活数学:用一块面积为80平方米的铁皮,制作一个无盖的长方体盒子,请问怎么做盒子的体积最大?  这道题目真的好&ldquo;生活&rdquo;啊!我不知道编者自己会不会做这道如此&ldquo;生活&rdquo;的题。这道题就是放到研究生台入学考试的数学卷子上去,估计也会有人不会。虽然条件极值问题的拉格朗日乘子法本科都学过,但是这道题求解的具体过程中还是有点技巧。至少我女朋友和我两个硕士现场都只列出方程而解不出来。动了会脑筋才求出答案。所以我敢说就是放到考研试题中,得分率也不会很高。  现在征求高手,能用小学五年级能听懂的方法给出个答案。退一步说,用小学教师(我侄子的老师是师范中专学校毕业)能听懂的方法&mdash;&mdash;初等数学方法解出答案也行。这本暑假作业的总编先生也不妨试试。  PS:用高等数学做还有漏洞:原题表述为&ldquo;用一块80平方米的铁皮&rdquo;,而不是&ldquo;制成表面积为80平方米的无盖盒子&rdquo;,所以铁皮的形状也是约束条件之一,要这么考虑还是拓扑约束,形状稍稍复杂一些,此问题就是很高深的优化问题了。真不知道猪头编者怎么出的题。这样的题给小学生做,除了让他们对自己,对老师,对教材失去信心外还能得到什么。  为此我很生气,要求我侄子停止做这个作业,而看我给他买的课外书。可是他哭了:&ldquo;做不完老师要打,不但要做完,而且做完一遍后再用作业本抄下题目然后再做一遍!&rdquo;  无语!  不明白我们的小学教育现在是怎么了。我(硕士),我女友(硕士),我姐姐(小学教师),我爸爸(小学高级教师)四个人被小学五年级的暑假作业伤透脑筋。
此帖由 jerryhao 在 2005-08-15 09:34 进行编辑...
作者: jjhs    时间: 2005-8-15 08:29
灌一滴盒子做的再好,也是铁匠哦有些事情可以不必做,有些新闻可以不必知道。。。
作者: hq1966    时间: 2005-8-15 09:27
  答:由最会做的那1个人做。  文字部分是生活答案,1是数学答案,合起来是生活数学的答案。  再答:题目没有指定其他条件,我们假设提供原料的猪编可以提供任意理想形状的80平米的铁皮。  根据生活经验(请注意是生活经验,出处不详,不准刨根问底),同样面积的东西做成立方体体积最大,所以,得出如下公式:  5X<sup>2</sup>=80  解得X=4  4就是数学部分的答案,合起来是生活数学的答案。  题目是jerryhao找来的,所以请jerryhao找一找生活经验的出处,或者找出推理过程。
作者: 东方地    时间: 2005-8-15 09:27
64立方米吧
作者: jerryhao    时间: 2005-8-15 11:18
HQ1966所说的:同样面积的东西做成立方体体积最大,确实应该是解决这道题所用的基础定理,而且小学课本里确实有,那个结论&hellip;&hellip;&hellip;&hellip;,还可以再想想看。所以我说是个简单的复杂问题,之所以简单,是因为据小学的能力,基本可以解决,而不是像首贴所说的,研究生考试都嫌难,但也有其复杂性,其原因是因为种种因素导致的。
作者: aaaqwe    时间: 2005-8-15 11:52
题目:生活数学:用一块面积为80平方米的铁皮,制作一个无盖的长方体盒子,请问怎么做盒子的体积最大?题目有歧义,用完铁皮吗?小学生要完成的题目是否应该是一张铁皮剪去四角,围成一个无盖的长方体盒,使体积最大?
作者: jerryhao    时间: 2005-8-15 13:05
aaaqwe+2005-08-15 11:52-->引用:aaaqwe @ 2005-08-15 11:52 题目:生活数学:用一块面积为80平方米的铁皮,制作一个无盖的长方体盒子,请问怎么做盒子的体积最大?题目有歧义,用完铁皮吗?小学生要完成的题目是否应该是一张铁皮剪去四角,围成一个无盖的长方体盒,使体积最大?
题目确实有歧义,先这么理解吧,铁皮不会浪费,形状合适于任何方式的裁剪
作者: jjhs    时间: 2005-8-15 17:33
题目说简单了就象脑筋急转弯,说复杂了就象1+1为什么=2其实此题目应该有小学解法,作为家长看,理解出题用意是为难学生还是启发思维是关键。
作者: jerryhao    时间: 2005-8-15 23:28
<font color="#cc3300">好啦,我要贴后面的一些回答了,以下是浙大其其提供的初等数学解法和Yush提供的高等数学解法。这两位老兄果然是搞学问的,可惜文不对题,人家要的是小学生能解的方案,他们却列出方程式或者搞什么拉格朗日乘数法.Jerry评曰:这等人学问搞多了,思维固定了,已经没有能力拓展其想象空间了。可悲呀,虽然解出来了,我也要给他们0分。但他们的结果却可以用来验证其它解法的正确性。<font color="#cc3300">方舟子先生,已经给出比较接近的答案了,那道题的标准答案应该是4米,楼上Hq1966和东方地也是这个答案。但可惜那个答案是错误的。但方舟子先生也犯了一个错误,就是他断言:&ldquo;该题解法已超出小学数学的范围。&rdquo;其实他已经提到了skywalker00的想法,但却没重视。
引用:<<!--quote1-->(方舟子按:有许多读者来稿解答这个问题,都根据&ldquo;表面积相等的长方体,正方体的体积最大&rdquo;的定理,而得出答案为长4米,体积64立方米。(设正方体的边长是a,没有盖子,只需要5个面,5*a^2=80, a=4)虽然这很可能是出题者的&ldquo;标准答案&rdquo;,但是却是错误的。&ldquo;表面积相等的长方体,正方体的体积最大&rdquo;不能直接应用于没有盖子的情况。该题解法已超出小学数学的范围。下面为浙大其其提供的初等数学解法和Yush提供的高等数学解法。又,skywalker00认为可以这么看:用两份同样的材料,做出两个长方体,合在一起面积最大时是正方体,所以高是宽的一半。)对书剑子的一道小学五年级作业题的解答浙大其其 书剑子《小学作业越来越让人看不懂》一文(XYS20050811)提到其侄子的小学暑假作业中有一道数学题难以用初等数学求解,我这里给出一法。书剑子的题目如下:    来源:兰州大学出版社出版的小学生暑假作业,五年级数学  题目:生活数学:用一块面积为80平方米的铁皮,制作一个无盖的长方体盒子,请问怎么做盒子的体积最大? 这道题属于求有约束的极值问题,这类问题的一般性解法是利用高等数学的拉格朗日乘子法。但是应该注意到:不少特殊的极值问题倒的确可以利用初等数学(利用绝对不等式)解决。按照中国的教学大纲,以上这道题难度属于初中数学竞赛水平,也属于高一数学普通习题水平。出现在小学五年级暑假作业中,并被冠之&ldquo;生活数学&rdquo;,说明这道题属于附加题性质,不属于教学大纲要求,相当于供尖子生啃啃的趣味题,无学有余力的普通学生姑妄读之、姑妄试之,可做可不做。 下面是&ldquo;能用小学五年级能听懂的方法&rdquo;所得到的解答:设无盖盒子的长、宽、高分别是x、y、z,那么其表面积(无盖)是 80=2zy+2zx+xy, (1) 盒子体积为V=xyz。 利用V=xyz,(1)式可以化为 80=2V/x+2V/y+V/z (2)利用绝对不等式(高一数学) a+b+c 》3(abc)^(1/3) (3)[说明:(3)式中 》表示&lsquo;大于、等于号&rsquo;,^(1/3)表示开三次方]从(2)式便可以得到不等式 80=2V/x+2V/y+V/z 》3(4V^3/xyz)^(1/3), 由于V=xyz,那么4V^3/xyz=4V^2,于是 80》3(4V^2)^(1/3),从而V的最大值是 V=(1/2)(80/3)^(3/2),当且仅当2V/x=2V/y=V/z时,以上极值才能被取到,所以当无盖盒子体积最大时,盒子的长、宽、高分别是:x=y=(80/3)^(1/2), z=(1/2) (80/3)^(1/2). 以上结果与用高等数学的拉格朗日乘子法得到的结果一致(此时拉格朗日乘子为(-1/4)(80/3)^(1/2))。 注:对于脑瓜子灵的学生而言,会发现以上问题中x与y的地位对称,它们谁也不比谁特殊,那么最后结果必然含x=y,预先利用这一关系式,可以大大简化以上计算。 由于绝对不等式(3)是高一数学内容,所以这道题对于初中与小学高年级学生而言的确是很难的。但是经过简单的培训,他们中的一些学有余力的学生是可以掌握这些不等式并作运用的。我们以前读初中时参加数学竞赛辅导,就遇到过这些不等式。附:Yush提供的拉格朗日乘数法证明设面积为S,长、宽、高分别为a、b、c,则目标函数为f = abc - k(ab+2ac+2bc-S)其中k为拉格朗日乘数。求f对a、b、c的偏导并设为0,得到(1) df/da = bc - k(b+2c) =0(2) df/db = ac - k(a+2c) =0(3) df/db = ab - k(2a+2b)=0稍微一观察便可看出,在a、b、c、k非零的前提下,显然a=b=2c。如果信不过&ldquo;观察&rdquo;,可由(1)、(2)联立得到a = b = 2kc/(k+c),由(2)、(3)联立得到a = 2c = 2kb/(2k+b)

作者: jerryhao    时间: 2005-8-15 23:32
<font color="#cc6600">wangyu的解法很可贵,之所显得以这么复杂,是因为他要连&quot;具有相等表面积的长方体以正方体的体积为最大&quot;这个定理一起证明了,从这个意义上,真是数学竞赛题的难度了,应该不是出题者的本意,但这个解题过程值得一看
引用:<<!--quote1-->  &ldquo;盒子体积最大制作&rdquo;一题的纯小学解法  wangyu  浙大其其网友提供的初等数学解法用到了高中的绝对不等式,对小学生来说很难理解;skywalker00网友的解法确实巧妙,但是用到了一个前提:具有相等表面积的长方体以正方体的体积为最大,这本身就需要证明。  我尝试用&ldquo;纯粹&rdquo;小学数学关于长方体体积的计算来解此题(尽管在以下的解法中用到了微分的朴素思想,小学生中的聪明者应该能够理解)。 不管怎么说,此题应该是竞赛题的难度了,对大多数小学五年级的学生来说确实有点勉为其难。  已知铁皮面积共80平方米,问怎样制作一个最大体积的无盖盒子。  因为有三个变量,分别是盒子的长、宽、高,只有一个约束条件(铁皮面积共80平方米),所以小学生考虑此问题时应首先考虑简单情形,即假设固定高度,如何制作一个最大体积的盒子。  假设高度为h,长宽分别为a和b,并且假设a&gt;b(不失一般性)。  考虑制作一个盒子后还剩一点点铁皮,需要把它在做到盒子上去,那么考虑到高度一定的情形有两种方案:第一是增加盒子的短边;第二是增加盒子的长边。  第一种方案:假设增加的短边为w,那么增加的体积V1=a&times;h&times;w; 增加的铁皮面积=(a+2h)&times;w  第二种方案:假设增加的长边为z,所以增加的盒子体积V2=b&times;h&times;z,增加的铁皮面积=(b+2h)&times;z;  因为两种方案增加的铁皮面积不变,所以(a+2h)&times;w=(b+2h)&times;z,由于a&gt;b,显然w&gt;z,可以化简得a&times;w-b&times;z=2h&times;(z-w)&gt;0  考虑两种方案增加体积的大小,  因为V1-V2=a&times;h&times;w-b&times;h&times;z=h&times;(a&times;w-b&times;z)&gt;0  说明在高度一定时,增加短边永远可以得到较大的盒子体积,也就是说盒子底面是正方形时有最大值。根据这个原则,我们首先确定要制作底面是正方形的盒子。  再考虑高度不定时如何使得制作的盒子体积最大。  同理假设制作一个底面是正方形的盒子后还剩一点点铁皮,需要把它在做到盒子上去,那么考虑到不改变底面是正方形的情形也有两种方案:第一是增加盒子的高;第二是增加盒子的底面正方形边长。  第一种方案:假设增加的高度为x,那么增加的体积V1=a&times;a&times;x; 增加的铁皮面积=4a&times;x  第二种方案:假设增加的底面边长为y,  所以增加的铁皮面积=(a+y)&times;(a+y)-a&times;a+4(a+y)&times;h-4a&times;h  =2a&times;y+y&times;y+4y&times;h;  增加的盒子体积V2=(a+y)&times;(a+y)&times;h-a&times;a &times;h=(2a&times;y+y&times;y)&times;h;  因为两种方案增加的铁皮面积不变,所以4a&times;x=2a&times;y+y&times;y+4y&times;h,  现在考虑V1-V2的情形,并用到4a&times;x=2a&times;y+y&times;y+4y&times;h的关系,  V1-V2=a&times;a&times;x-h&times;(2a&times;y+y&times;y)  =y(0.5a&times;a-a&times;h+0.25y-h&times;y)=y(a(0.5a-h)+0.25y-h&times;y)  要判断上式大于或小于0,因为y大于0,只要判断括号内的项就可以。小学生会想到y是一个很小的值(因为就剩一点点铁皮了),所以关键是0.5a-h的正负如何,直接决定了V1-V2的正负。  若0.5a-h为正,h&lt;0.5a,V1-V2&gt;0,说明必须增加盒子的高度;  反之,若0.5a-h为负,h&gt;0.5a,V1-V2&lt;0,说明必须增加盒子底面的边长。根据以上,我们确定当盒子高度是底面边长的一半时盒子具有最大的体积。  综合以上两个步骤的考虑,当盒子的底面是正方形并且高度是底面边长的一半时,盒子具有最大的体积。现在来求体积就容易了:  假设底面边长为a,高度为h,那么根据题意有:  4a&times;h+a&times;a=80  h=0.5a  两式联合解得3a&times;a=80  然后可以轻易求得体积为:15的平方根&times;160/9,约等于68.85立方米。
此帖由 jerryhao 在 2005-08-15 23:36 进行编辑...
作者: jerryhao    时间: 2005-8-16 00:01
<font color="#cc3300">张胖子的这段比较好笑,该君想当然的得到了一个结果,然后就以此为依据,来笑话书剑子和中国的教育,可惜呀,不管后面说的是否有道理,因为它的前提错了,从逻辑上讲,他后面所推论的都无意义。
引用:<<!--quote1-->  从书剑子《小学作业越来越让人看不懂》谈我国的教育  张胖子  书剑子先生一家面对一道小学数学题大伤脑筋,既不奇怪又很奇怪。为什么呢?后面再说。先说说这道题该怎么做。  【题目:生活数学:用一块面积为80平方米的铁皮,制作一个无盖的长方体盒子,请问怎么做盒子的体积最大?】  其实这是一道很简单的应用题。  估计您五年级的侄子的课本上讲了&ldquo;表面积一样的长方体中正方体体积最大&rdquo;,因此出题人打算考一下做题的人是否记得很牢:  因为表面积一定的长方体中正方体体积最大,因此得做个正方的盒子。  又因为是正方体所以6个面的面积都相等   又因为盒子没盖,所以只有5面,  80除以5等于16  小学生没学过开平方,但知道4乘4等于16  答:做成一个边长为4米的正方盒子面积最大。  为什么要没盖呢?因为出题人觉得如果有盖,太直接。至于这块铁皮为什么没有形状呢?因为出题人觉得你知道要做成一个什么样的东西就行了,实际上怎么做,出题人不管。  您和您的硕士女友被这道题难住一点也不奇怪,因为你们的思路是按照正常人的思路在想,估计您的高等数学是用在了已知表面积什么样的立方体体积最大上了。您后来提出【PS:用高等数学做还有漏洞:原题表述为&ldquo;用一块80平方米的铁皮&rdquo;,而不是&ldquo;制成表面积为80平方米的无盖盒子&rdquo;,所以铁皮的形状也是约束条件之一,要这么考虑还是拓扑约束,形状稍稍复杂一些,此问题就是很高深的优化问题了。】更是一点也不奇怪,因为您不会想到这块铁皮会七十二变&mdash;&mdash;您想让它是什么形状它就是什么形状!  您有硕士学历为什么会做不出这道题呢?是因为您没有理解&ldquo;出题人的思路&rdquo;!&mdash;&mdash;而这正是我国考试一个最为变态的特点!  随便GOOGLE一下&ldquo;出题人的思路&rdquo;,内容多多:  【结合自己的实际开动脑筋,对题目反复思考,体会出题人的思路&rdquo;】  【管理,管理无对错,怎么办,重要的是你一定要按照出题人的思路来,你自己的一套也许是对的,但考试时你得不了分,切记这一点。】  【就是你看懂文章的大意,却没有看懂出题者的本意和他所制定的答题规则,有时候不见得就是你错,但是谁叫它是出题人,只能按照它的思维去答题啊,所以如何把握出题人的思路就成了关键,这些其实也是任何考试的关键!】  &hellip;&hellip;  看到题目,就要猜出出题人想要考什么&mdash;&mdash;这虽然很搞笑,但却是我国的现实。本人小的时候有点小聪明,又喜欢问几个为什么,因此在这些方面吃亏不小。我经常是动不动就举手跟老师说:&ldquo;老师,这道题没法做。&rdquo;而老师的回答一律是:&ldquo;用心看题,不许矫情!&rdquo;  任何考试题逻辑上都需要严谨,尤其是数学题。而我国的教育的现状,让出题的大爷们不必考虑这个问题&mdash;&mdash;&ldquo;我说对就是对,不对也对;说不对就不对,对也不对&rdquo;&mdash;&mdash;你得不了分是因为你不知道我是怎么想的!  前一段闹得沸沸扬扬的高考错题事件也是如此:出题人光想着要考考生哪些知识点,因此在出题的时候没有考虑到其他方面,四个备选答案都是错的,因而导致坑害了众多考生。  根据我国的现实,即使考场上当时有人提出质疑,也不会有任何用处。而这种问题一旦发生,就没有任何解决办法:都给分或都不给分都会便宜了本来就不会做的,对明白人不公平,更何况有些逻辑严谨、概念清晰的考生在这道题上很可能浪费了大量的时间,甚至把脑子给搞乱了,大大影响了后面的考试,反而是那些应试教育培养出来的蠢材或者是根本看不出四个备选答案都是错误的人稀里糊涂的得了分!既然没办法补救,有关部门当然死扛着绝对不承认题出错了,要不怎么面对愤怒的考生!  官场上,善于&ldquo;揣摩上意&rdquo;的一定步步高升,我国的考场上也是一样&mdash;&mdash;问题的正确答案是什么根本不重要,而在于你是否知道考官想得到什么样的答案!这样的考试,这样的学风,我国的教育很难培养出真正的人才也就不难理解了。长此以往,只能培养出一群群只会跟着别人思路走的奴才!  我之所以觉得书剑子先生一家面对一道小学数学题大伤脑筋不奇怪,是因为题目本身有问题,而不是书剑子先生一家的智力和学问有问题;  我之所以觉得书剑子先生一家面对一道小学数学题大伤脑筋很奇怪,是因书剑子先生的姐姐和爸爸都是小学教师,应该很熟悉这一套。

作者: jerryhao    时间: 2005-8-16 00:05
<font color="#cc66cc">Sun Sam的这段论述,简单明了的讲述了本题的思维过程,其实,skywalker00前面已经表述过了,这道题说简单,就是如此简单,可惜我们成年人已经丧失了想象力
引用:<<!--quote1-->对书剑子的一道小学五年级作业题的解答Sun Sam这道题目,因为是小学数学题,最好还是不要用什么方程和极值的思考.对于小学生来说,解这道题要有很好的想像力和灵活的思路才行,而这恰恰是素质教育一直提倡的.很可惜的是,我们这些受过高等教育的分子们,仅仅由于自己思路的僵涩,就去指责出题者把题目出的太难,这究竟是我们自己的错,还是我们已经接受的教育的错?当笔者看到这个题目的时候,第一反应也是:这个题目太难了,不应该是小学生该做的.但是,笔者的初中数学老师有一个信念,&quot;任何问题都有一个简单明了的解法&quot;.当然,这个论断犯了绝对化的错误,但作为一种思考问题时的哲学意义上的指导,还是很有意义的.所以,笔者就不去想用变量、方程这些抽象的东西来解这个题,而是思考如何能把这个问题用常识来解决。题目:生活数学:用一块面积为80平方米的铁皮,制作一个无盖的长方体盒子,请问怎么做盒子的体积最大?已知的小学知识:一个立方体在表面积确定的情况下,正立方体的体积最大。那么,如何将这个问题转化到已知的知识点上呢?已知的知识点要求这个立方体要有六个面,但这个题目要求的盒子只是五个面。如何把这一差异补上呢?对了,做两个一模一样的盒子,把其中一个反扣在另一个上面。这样,就是一个六个面的立方体了。这个立方体的表面积是给定的160平方米,而它的体积最大时,题目要求的盒子的体积也是最大的。我之所以不厌其烦地将这个思考过程写出来,就是为了让大家看到,这个思考过程,同样可以适用于将一个人类扔到外星环境里,这个人类如何思考生存之道。如果我们的小学教育,甚至中学大学教育,真地能让一半的学生能自主产生这样的思维能力,我们的素质教育可能早就成功了。

作者: jerryhao    时间: 2005-8-16 00:10
<font color="#cc6600">这段是书剑子的结语,其实中有可贵之处,他认识到了skywalker00、sun sam解法的简易性,但也有可悲之处,那就是他不愿正面自己的错误,又想出各种方法以证明这道提出在小学课本上是多么的不合适。为了掩盖自己的一个小错误,他不惜在错误的道路上走得更远。呵呵,中国人,就是死不认错,包括你我这些做父母的,全是这个德行。
引用:<<!--quote1-->  关于《小学作业越来越让人看不懂》给Sun Sam的答复  书剑子  首先十分感谢大家对我提出的问题的热忱参与。不少朋友给了十分巧妙的解法,譬如浙江大学的其其、skywalker00、sun sam等。  首先肯定的是:这道题的出题者肯定认为答案就是边长为4的立方体&mdash;&mdash;因为答案是整数且想当然地用了个小学学过的定理。而正确的答案用到开方,小学没有学过开方。所以我想一定是出题的人想当然所致。  但是我也该检讨我确实没有认真地思考(我已经被各种题折磨几天了。很多题是用超过小学的方法思考,再转化为小学能解的过程:譬如他们刚刚学过一元一次方程。二元一次方程作为稍稍提到的内容,但是一道题我却是用三元一次才做出来,然后消去一个未知数,再慢慢给消元得到的二元一次方程找出数学意义。直接列二元一次方程实在太困难了,况且二元一次方程他们也是超纲的,所以看到这个题居然过分到是用高等数学我实在是忍无可忍了!)我需要检讨一下自己,以后做人做事需要冷静一些,不能想当然(我批判编者想当然其实我自己也犯了想当然的错误,但是我并没有断言初等方法不可解,所以贴上来征求解答)。  虽然我高度同意您所说的思维能力的训练,我自己以前做家教的时候就注意训练学生的思维能力,训练其做数学题就训练严谨的思维、转化未知为已知的能力、建立实际模型的能力等,训练其物理思维时则训练其对自然的好奇心、身边的物理现象的观察与解释、物理直觉和数学方法并重、思想实验和动手能力等等。但是无论如何这道题远远超过了小学生的难度。我不排除可能有天才的小学生能做出来,就象欧拉一样聪明。但是我们的教育不是培养天才的,而是培养人才的。不能为了一两个天才的诞生去摧残大量的人才。小学的作业过难只能让他们对自己产生怀疑,而他们去问老师,这么难的题老师可能短时间也难以回答,于是还能导致他们怀疑老师和怀疑教材。最终,造成信仰的崩溃。他的老师让他们把做过的作业重新抄写题目再做一遍。我觉得是浪费时间,建议他停止做这样的体力劳动,他居然委屈得哭了:一边是&ldquo;研究生&rdquo;的叔叔的建议,一边是老师的要求,他既信任叔叔也信任老师。于是不知道该如何去办!我生气更主要的是因为他打击学生的自信并让他们怀疑自己和怀疑老师(如果老师不会做)!甚至转而怀疑教材!而这是很致命的!  训练学生的思维能力也要逐步进行,也要有启发地进行。而不是一开始就给学生一个数学猜想去证明吧?这个问题的求解确实很有意思,但是绝非适合小学生做。放到初中去也是竞赛难度(用skywalker00、sun sam的方法初中生学过,思维技巧太高,用不等式则是高中内容,不属于教学大纲)。所以我不知道sun sam 所说的&ldquo;对于小学生来说,解这道题要有很好的想像力和灵活的思路才行。而这恰恰是素质教育一直提倡的。很可惜的是,我们这些受过高等教育的分子们,仅仅由于自己思路的僵涩,就去指责出题者把题目出的太难。这究竟是我们自己的错还是我们已经接受的教育的错?&rdquo;从何说起。难道你认为这是道优秀的小学暑假作业题吗?  如果这道题出在初中的数学竞赛上,可能能算是个好题,出在小学暑假作业上绝非好题,并且我怀疑出题者可能根本就没有如此深入地去考虑,十之八九是以为答案为边长为4的正方体(小学没有学过开方,只有这样做才恰好是整数,我不能不怀疑这个恰好是特意的凑整数&mdash;&mdash;张胖子所说的样子。至于边长为4的立方体是错误答案,简单运用一下数学思维就可以证明是错误的:小学生都知道&ldquo;表面积相等的长方体立方体体积最大&rdquo;,但是不会证明理解也不会太深刻。但是出题者对&ldquo;坐标轮换对称性&rdquo;应该是很熟悉的,高中生应该也懂得这个道理。这显然是坐标轮换对称的结果。对于本题由于没有盖子,坐标不再是轮转对称的了,所以由于条件变了这个定理的结论就不再成立了。但是长和宽依然具有坐标对称性。所以可以肯定的是:长和宽的比例一定是1:1,也就是说底面一定是正方形,但是侧面却一定不是正方形)。  基于此我才十分恼怒地批判这道题的,有何不妥?  对于您所说的:&ldquo;如果我们的小学教育,甚至中学大学教育,真地能让一半的学生能自主产生这样的思维能力,我们的素质教育可能早就成功了。&rdquo;本人也不敢苟同。难道把这样的题放到小学生的暑假作业上,马上我们的小学生们就&ldquo;自主产生这样的思维能力&rdquo;啦?如果要是一半的小学生都会做&ldquo;自主产生这样的思维能力&rdquo;,&ldquo;自主攻克这个盒子问题&rdquo;,那就不是素质教育的问题了,那中国天才数学家都满天飞了!我不相信也不指望中国会有这么多神童,只希望中国能多一些基本功扎实,有创新精神的建设者!也多一些对教材编写认真负责的教育者!  确实,如果让一个高中生做这个题可能首先想到的就是不等式的方法(高中求极值的问题就只有不等式这一个工具),而我是学建筑结构的,并且我的研究方向还跟优化有点关系,用的全是现代的优化算法。我大学本科的时候喜欢数学建模,而数学建模主要用的也是高等数学的思想。所以思维有些局限在高等数学上确实是我的一个缺点。一般情况下,大部分人在学过更高级的工具后容易忘记以前学过的简单工具。  其次,对于剪裁问题我要说两句,不是我较真,而是数学必须讲究严谨。原题表述为&ldquo;用一块80平方米的铁皮&rdquo;而不是&ldquo;制成表面积为80平方米的无盖子&rdquo;,这两个的差别是显著的。&ldquo;因为您不会想到这块铁皮会七十二变&mdash;&mdash;您想让它是什么形状它就是什么形状!&rdquo;,这应该是张胖子讽刺性地模仿出题者的思维。虽然这个题远远超过小学生的难度,但是这个题提出的背景是很实际的背景。对于工程实际问题必须考虑到剪裁的方法(边角料是不可避免的),对于一个大型的结构工程,下料也是个数学问题,必须考虑怎么下料才出现最少的边角料。拓扑优化是优化里面最高深的内容之一。我曾经帮一个同学为一个企业做了一个下料的优化模型:建立数据库,统计分析各种尺寸、形状的边角料被再次使用的概率,然后根据此对一个新的工程在库里选择适宜大小与形状的材料,使得一个新的玻璃被反复剪裁以后边角料最小。在做的过程中就会发现形状(拓扑约束条件)比其他约束条件难处理得多,并且我并不是严格地用拓扑优化理论去做的&mdash;&mdash;这种理论对我来说也几乎是看天书!  至此,如果把题目的表述修改的严谨一些,有如下四种解法:  一、大家学过高等数学的都想到的拉格朗日乘子法,答案自然是最严谨的(因为是经过严格证明的),但是这个显然是没有受过高等教育的人无法接受的(拉格朗日乘子法的思想精髓可能不是每个学高等数学的人都掌握的,甚至拉格朗日乘子法的证明可能也不是每个人都懂的)。  二、其其等给的不等式解法。这个方法是高中生最可能给的解法,数学基础可靠,过程简单。我对他的解法进一步简化:三个数连加为常数,那么此三个数的乘积在三个数相等的时候取最大值:  即:(a+b+c 》3(abc)^(1/3) 在a=b=c 时取最值   [说明:(3)式中 》表示&lsquo;大于、等于号&rsquo;,^(1/3)表示开三次方])  所以,当2zy=2zx=xy时,也即长宽高的比例为2:2:1时,2zy*2zx*xy=4(xyz)^2=4v^2取最大值,且由  80 》3(4v^2)^(1/3) 推出  最值为V=(1/2)(80/3)^(3/2)  三、最巧妙的不过是sun sam、skywalker00的答案:体现了转化未知问题为已知问题:用两块这样的铁皮制作两个这样的没有盖子的盒子口对口合在一起就是一个&ldquo;有盖子&rdquo;的盒子。那么假设两个这样的铁皮在一起,分别做一个盒子,那么显然两个盒子都体积最大的时候,它两组成的盒子体积才最大(解的存在性是显然的,解的唯一性也是很容易证明的。前提是两个盒子一样!否则没有这个推理就不正确!),这个思维过程是严谨的。这样就把没有盖子的问题转化为已知问题:表面积相等的情况下,立方体体积最大,所以每个盒子的高都是长的一半也是宽的一半。进一步体积是半个大盒子的体积。这个思维过程是小学生能接受的。并且具有启发作用!  四、Wangyu用增量的思维方式(带有原始的导数的朴素思想),找出了搜索方向(其实你的这个方法类似于其他数值算法中的梯度法),然后首先得出了长与宽相等的结论(其实这个结论由坐标轮换对称是可以一下子给出来的,我在前面已经说过了),但是然后在下面用了挺繁杂的讨论和类似无穷小分析的思想。这个看似简单,实际很不简单。  虽然小学生聪明的能听半懂,但是小学生是绝对不可能如此聪明到自己会这样做的,因为我们是学习过高等数学的人才会如此思考,如果小学生如此聪明的话,那将来的成就一定超过牛顿、欧拉、拉格朗日、伯努力、希尔伯特等人!我猜测如果没有错的话,Wangyu先生应该是数学的科班出身的。  现在这个问题应该是尘埃落定了,确实,从讨论中可以受到不少启发。特别是skywalker00、SUN的解法。这个解题的思维我在做优化和微积分的时候也用过不少次(通过增删使得对称性增加,你这个方法的本质是通过增加新的部分使得其坐标轮换性增加一个维度,从而转化为已知的结论)。  向其其、skywalker00、sun sam等人表示衷心的感谢!

作者: jerryhao    时间: 2005-8-16 00:36
我也做个结语,首先要指出张胖子为什么会出现那个错误。这道题,简单的解法就是依据&ldquo;表面积相等的长方体立方体体积最大&rdquo;这个定理,张胖子错在,先定位在那个形状应该是正方形上,然后继续做,结果还是一个整数,于是&hellip;,可惜的是,如果是正方形,那总表面积是80+16=96,但如果不是正方形呢,那加上那块缺少的面,总表面积可能&gt;96,也可能&lt; 96,因此&ldquo;表面积相等&rdquo;这个前提已经不存在了,因而也无法取得出那个结论了。另外张胖子犯错误的一个原因,就是被出题者的错误引导到沟里去了。像方舟子所说的一样,出题者的标准答案也是4,因为他们的解题过程和思路和张胖子一样,他们判题,会给张胖子满分,这点张胖子的描述很准确。这道题是否是一道错题呢?部分上说是错题,因为真正的答案出现了平方根,这是小学学生所不能掌握的,这也是我题目叫做简单的难题的原因,那个结果对小学生真是太难了。但他真是一道错题么,不是,从sun sam的解题思路里,已经看出这是一道锻炼孩子思维的好题目。经常有人把这些锻炼孩子想象力的题目称为&ldquo;偏题&rdquo;&ldquo;怪题&rdquo;,似乎只有模仿书上习题的,采用标准解法的才是&ldquo;正常的题&rdquo;。我个人认为这道题绝对是一个好题。好题怎么又变成怪题了呢,可以这么想象,编那本书的人,一定不会自己去&ldquo;出&rdquo;那道题的,他一定是从哪里参考来的,为了避免别人说他抄袭,就改了一下数据,可惜呀,这位&ldquo;猪头编者&rdquo;自己是不会解这道题的,就按照张胖子的思路想象了一个表面积为80,结果就导致了这道难题。现在我们试着把题目改为题目:生活数学:用一块面积为48平方米的铁皮,制作一个无盖的长方体盒子,请问怎么做盒子的体积最大?看看这是否就是一道好题了,这个对小学生真的很难么!
作者: jjhs    时间: 2005-8-16 07:55
长。。。。。。。。见识楼
作者: jerryhao    时间: 2005-8-16 11:17
哈哈,这么多东西,看起来会有些累,不过每个人都要面临这个问题,不妨耐心看看。
作者: 娃娃妈妈    时间: 2005-8-17 00:56
呵呵,我的理解更离谱, 我以为是像手工折纸一样不做剪切折成一个长方体. 复杂到没法做.
作者: hq1966    时间: 2005-8-17 08:40
  原来,不要盖是为了让我掉进去啊。
作者: 毛豆    时间: 2005-8-17 08:52
出这种题的人真是BT
作者: hstsws    时间: 2005-8-23 17:30
哇!恐怖~
作者: hblp    时间: 2005-8-23 22:21
见识了!&mdash;&mdash;值得收藏,每过一段时间最好再来细细品味一下。
作者: sabreteeth    时间: 2009-10-4 20:23
问题很简单的
三维的东东,
少了一面就是不对称

然后降维
变成10米长的绳子
另一面靠墙
围成最大的面积

再变命题
10+10米的绳子围长方形最大
答案是5米

所以是5+2.5+2.5的方式

长宽是2/1

回到三维
单面积比是1:0.5:0.5
或则是2:1:1

或者也就是正方体
一破为二

没有超出小学的知识吧

思维最重要

感冒--------
吃药是一种思维的定式

喝点白开水也行

没有高级武器导弹
一样要打飞机

[ 本帖最后由 sabreteeth 于 2009-10-4 20:41 编辑 ]
作者: qxz778    时间: 2009-10-5 21:09
"有些事情可以不必做,有些新闻可以不必知道。。。"



有些人的话也不必太在意
作者: softzt    时间: 2009-11-25 21:47
#22的帖子没看明白!




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