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阿诺尔德给5至15岁孩子出的数学题

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57. 以多项式形式表示: y=cos 3( arccos x), y=cos 4(arccos x), y=cos n(arccos x), 其中|x|≤1 58. 计算n次单位根的k次方的和。

59. 在 (x, y) 平面上,作出下面参数方程定义的曲线:

60. 计算下面的积分(误差不超过10%)

61. 计算下面的积分(误差不超过10%)

62. 求单位球面上角度为(α,β,γ)的球面三角形的面积。(球面三角形的边长是大圆;即,过球心的平面与球面的交线。)

答案是: S=α+β+γ-π(例如,假设这个球面三角形的三个内角都是直角,则S=π/2 即球面面积的1/8)

63. 一个半径为r的圆在半径为1的圆内滚动(不滑动)。分别对下述情况绘制滚动圆上一个点的整个轨迹(该轨迹称为内摆线): r=1/3,r=1/4,r=p/q,r=1/2;

64. 在一个有n个学生的班级里,估计两个同学生日相同的概率。这会是一个大概率事件,还是小概率?

答案:当学生人数大于某个数n0时,概率是(非常)大的;当学生人数小于n0时,概率是(非常)小的。这题真正问的是n0具体是多少(当概率p≈1/2时)?

65. 斯涅尔定律(Snell’s Law)描述的是入射角 α 满足方程 n(y)sinα=常数,其中 α是光束与分层介质法线所成的夹角,n ( y ) 是层高 y 处的折射率。(如果我们假设光速在真空中为1,量n与介质中的光速成反比例。在水中,n = 4/3)。画出在介质“沙漠上的空气”中光线的轨迹,其中折射率n ( y ) 在某个高度达到最大值。(见下面的右图)

(对于那些理解物体发出光线的轨迹是怎样与它们的像联系的人,这道题的解答可以解释海市蜃楼现象。)

66. 在一个锐角三角形ABC中做出一个周长最小的内接三角形KLM(顶点K在AB边上,L在BC边上,M在CA边上)。

提示:非锐角三角形的答案并不像锐角三角形的答案那样完美。

67. 计算函数1/r 在以点(X,Y,Z)为圆心半径为R的球面上的均值,其中r是点 (x, y, z) 到原点的距离,

67. 计算函数1/r 在以点(X,Y,Z)为圆心半径为R的球面上的均值,其中r是点 (x, y, z) 到原点的距

离, 。

提示:这个问题与牛顿的万有引力定律和电场里的库仑定律有关。 在问题的二维版本中,给定的函数应该用ln r来代替,球面用圆来代替。

68. 利用2^10=1024≈10^3不难得到lg2≈0.3 ,估计近似值0.3和lg2 的差,并且计算lg2(保留小数点后3位)。

69. 用与68题相同的精度计算lg4,lg8,lg5,lg50,lg32,lg128,lg125 和lg64. 70. 利用7^2≈50计算lg7的近似值。

71.假设已知 lg64 和 lg7 的值,求 lg9,lg3,lg6,lg27 和lg12.

72. 利用 ln(1+x)≈x(其中 ln 指的是loge ),再利用关系lg a=ln a / ln10 和之前计算的lg a (例如,a=128/125, a=1024/1000等)的值来计算lg e 和 ln 10.

花半个小时计算后,利用第67-71题结果,我们可以得到任意数的4位对数表,其中用到了对数乘积公式和以下公式

(这也是牛顿编制40位对数表的方法!) 作者注:欧拉常数 e=2.71828……其严格定义为

它也可以通过公式

它也可以通过公式来定义。

来定义。

73. 考虑2的幂次序列:1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, … 在前12个数字中,4个以1开头,没有以7开头的。证明当n→∞时 每个数都可能成为2^m,0≤m≤n,的首位数,并且它们出现的频率为p1≈30%,p2≈18%……p9≈4%:

74. 验证3的幂次序列的首位数:1,3,9,2,8,2,7,… 证明,每个数在3的幂次序列中出现的频率和它在2的幂次序列出现的频率一致。求出p1,...,p9 的准确公式。

阿诺尔德给5至15岁孩子出的数学题

57.以多项式形式表示:y=cos3(arccosx),y=cos4(arccosx),y=cosn(arccosx),其中|x|≤158.计算n次单位根的k次方的和。59.在(x,y)平面上,作出下面参数方程定义的曲线:60.计算下面的积分(误差不超过10%)
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