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进制与经典的天平问题解析及练习

[10-19 15:54:19]   来源:http://www.youer8.com  四年级数学课外辅导   阅读:8348

概要:现在我们普遍使用十进位制进行数学运算,大概是源于我们的祖先喜欢用手指来计数,毕竟数学首先是一种实用的工具。另一种常使用的进位制是二进位制,在计算机运算之中。虽然在日常生活中少有表现的机会,但是用进位制就非常容易解决一道关于砝码的经典趣味数学题。这道砝码问题是巴协(Bachet)给出的:要想在天平上称出1到40磅在内的任何整磅数,问最少需要几个多重的砝码?这里有两种放置砝码的办法:(1)所有砝码只放进天平的一端,(2)砝码可以放进天平的两端。对于(1),砝码具有两种状态,不放或者放。记不放为0,放为1,这个问题可以使用二进制来解决。对应的二进制数字分别为 1,10,100,1000,10000,100000,这样从1到111111之间的所有重量都可以称出。将二进制转化为十进制后,即是砝码重量设置为1、2、4、8、16、32.便可称出1到63的重量。所以问题(1)的砝码数是6个,每个砝码的重量设置为1、2、4、8、16、32磅。通过观察发现,实际砝码的选取就是2的零次方,2的一次方,2的平方…至于要取到2的几次方,则只需将这些数一次相加知道满足题目要求。对

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  现在我们普遍使用十进位制进行数学运算,大概是源于我们的祖先喜欢用手指来计数,毕竟数学首先是一种实用的工具。另一种常使用的进位制是二进位制,在计算机运算之中。

  虽然在日常生活中少有表现的机会,但是用进位制就非常容易解决一道关于砝码的经典趣味数学题。

  这道砝码问题是巴协(Bachet)给出的:要想在天平上称出1到40磅在内的任何整磅数,问最少需要几个多重的砝码?这里有两种放置砝码的办法:(1)所有砝码只放进天平的一端,(2)砝码可以放进天平的两端。

  对于(1),砝码具有两种状态,不放或者放。记不放为0,放为1,这个问题可以使用二进制来解决。对应的二进制数字分别为 1,10,100,1000,10000,100000,这样从1到111111之间的所有重量都可以称出。将二进制转化为十进制后,即是砝码重量设置为1、2、4、8、16、32.便可称出1到63的重量。所以问题(1)的砝码数是6个,每个砝码的重量设置为1、2、4、8、16、32磅。通过观察发现,实际砝码的选取就是2的零次方,2的一次方,2的平方…至于要取到2的几次方,则只需将这些数一次相加知道满足题目要求。

  对于(2),砝码具有三种状态,不放、放在天平左端、放在天平右端。所以类似的这个问题可以使用三进制来解决。根据(1)的规律,我们可以得出,砝码的重量分别为,3的零次方,3的一次方,3的平方,3的3次方。也就是1,3,9,27.我们来看这几个砝码是如何称量1到40的

  (这里,加号意味着天平左边放置砝码,减号意味着天平右边放置砝码(与被称重的物体放在同一端)。)

  1=1;2=3-1;3=3 ;4=3+1;5=9-3-1 ;6=9-3 ;

  7=9-3+1;8=9-1 ;9=9;10=9+1 ;11=9+3-1

  ……

  35=27+9-1; 36=27+9;37=27+9+1

  38=27+9+3-1;39=27+9+3;40=27+9+3+1


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