数学家华罗庚,本文主要内容关键词为:华罗庚论文,数学家论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
(1910~1985),我国当代著名数学家,江苏金坛人。
初中毕业后因家境贫寒失学。由于刻苦自学,1930年曾在数学杂志上发表论文《苏家驹之代数的五次方程式解法不能成立之理由》,后经熊庆来教授推荐去清华大学工作。他边工作边学习, 四年中发表论文10余篇。尔后,他去英国剑桥大学深造,1938年回国后任西南联大教授。新中国成立后,一直在中科院数学所工作。
著有《堆垒素数论》、《数论导引》、《多复变函数论典型域上的调和分析》等专著,发表200余篇学术论文。
1985年6月12日在日本讲学时倒在讲台上谢世。
统筹安排
华罗庚在其科普名著《统筹方法平话》序中有这样一个问题:
某人想泡壶茶喝。当时的情况是:开水没有,开水壶要洗(1 分钟),茶壶、茶杯要洗(各1分钟),还要找茶叶(2分钟)。怎样才能尽快地喝上茶?
显然有三种方案处理上述问题,但所花费总时间不等:
办法甲:洗好开水壶,灌上水烧,在等水开时,洗茶壶、洗茶杯、拿茶叶,等水开了泡茶喝。
办法乙:先做好一切准备工作:洗开水壶,洗茶壶茶杯,拿茶叶,一切就绪后灌水烧水,坐等水开泡茶。
办法丙:洗开水壶,灌水烧水,坐待水开。水开后,再去洗茶壶、茶杯、找茶叶、泡茶。
这三种办法,只有办法甲最省时间。这个过程可用下面流程图表示:
注:这类问题是华罗庚教授针对五六十年代我国经济活动中普遍存在的管理和技术问题而提出的双法——优选法和统筹法之一。
解决这类问题的方法,如今已发展成为运筹学的一个分支——网络计划技术。
蜂房问题
下面的问题出自华罗庚的《谈谈与蜂房结构有关的数学问题》一书。
蜜蜂蜂房,筒为正六棱柱,顶是由三块同样的菱形搭成的(见图),菱形的一个角为70°32’,另一个角为109°28’。 这是用同样材料建造的最大容积的结构。你能证明这一点吗?
注:这一点是法国学者马拉尔琪早发现的。法国物理学家列奥钮拉曾向瑞士数学家寇尼格提出质询,寇尼格算得的角度是109°26’和70°34’,与马拉尔琪的测量仅差2’。后来,曾发生了一次海难, 经调查,是由于在船舶的设计中使用了错误的对数表所致;而寇尼格也是使用了同样的对数表,这才发现相差的2’系由查错误的对数表所造成的。换句话说:实测结果与理论上的数据丝毫不差。难怪有人称赞蜜蜂是天才的建筑师。
蜂窝结构在现代工程中应用广泛。
稻叶面积公式
一次,华罗庚去农业科学院,专家们在计算水稻、小麦等作物叶子的面积(这对研究作物生长关系极大)。这本可以用专门仪器测量,也可用数学公式计算,但都很麻烦。
此前,印度数理统计学家伯塞提出了下面的计算稻叶面积的近似公式:
S=稻叶长×宽÷1.2
稻叶形状大致由两个矩形和一个三角形组成,从而
S≈(1/2)×(1/3)×长×宽+2×(1/3)×长×宽=(长×宽)÷1.2
但是华罗庚仔细观察了我国的稻叶形状后发现:
稻叶在叶子长一半处便收尖了,这样对我国水稻叶子面积计算不能简单套用伯塞的公式,而应修改为(它大致由一个三角形、一个矩形组成):
S≈(1/2)×(1/2)×长×宽+(1/2)×长×宽=0.75×长×宽。
这是1980年8月在美国旧金山召开的第四届国际数学教育会议上。华罗庚教授的题为《在中国普及数学方法的若干个人体会》报告中讲述的(他当时作为会议的四个主讲人之一)。
新颖的砖块
长方体的砖是建筑上最常用的材料。
对于砌砖来讲,只要交错摆放,即可以经受风吹雨打,以及外力冲击。
但是在砌江河湖海的大坝时,长方体的砖块往往不能胜任,因为大坝不仅要受上、下压力,还要承受左右方向水的冲刷。
华罗庚教授经研究发现:截角八面体(即正八面体截去六个角后的几何体)形的砖最佳(其不仅能承受各个方向的力,且其表面积最小)。
它能无缝隙地堆满整个空间吗?当然。如果不信,你不妨动手试试看。
神算揭秘
1981年,印度数学界出现一则奇闻,它也引起国际上的轰动。据载,印度一位37岁的名叫沙贡塔娜的妇女(美国报界称之为“数学魔术师”)要与计算机比赛开方运算。
一位教授先在黑板上写下了一个201位的大数(足足写了4分钟):
916748,679200,391580,986609,
275853,810624,831066,801443,
086224,071265,164279,346570,
408670,965932,792057,674803,
067900,227830,163549,248523,
803357,453169,351119,053965,
775493,400756,816883,056208,
210161,291328,455648,057801,
588067,711
此教授宣布求其开23次的方根值。
沙贡塔娜开始心算,计算机也开始运行。
50秒,仅过了50秒,沙贡塔娜便报出结果:
546372891。
过了许久,当计算机打印出同样的结果时,人们报以热烈而持久的掌声。
华罗庚见此报道后,随即给《数学情报》杂志撰写了一篇题为《天才与实践》的文章,文中不仅赞扬了这位女速算家,他还对其计算原理进行剖析,华教授将该数先写成:
916…711
≈(9.167486792×10[16])×10[8×23]
然而,将9.167486792×10[16]用计算器开23次方,求得方根值约为5.463728910,这样:
如此算法是何等巧妙!倘若女速算家遇上此对手,亦会甘拜下风的。