“数学教育”类别档案。

我学生的笑话

我给我的学生(他们是六年级到九年级的学生)做的家庭作业通常是从一个与主题相关的数学笑话开始的。有一次,我决定让他们当喜剧演员。其中一个家庭作业问题是发明一个数学笑话。以下是他们的一些创作。我的两个学生决定把自己限制在我们那周学习的主题上:排序算法。最后是算法笑话。

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一个二进制整数问我是否可以在特殊场合帮助将其值加倍。我想它可能需要很大的空间,但只需要一点点。

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每个人都羡慕这个圈子。它是一个全面的、受过高等教育的城市:毕竟,它有360度。

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为什么鲍勃开始和三角形约会?这是一次急性发作。

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为什么鲍勃害怕2的平方根?因为他有不合理的恐惧。

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你是我的乘法逆吗?因为在一起,我们是一体的。

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你怎么知道号码线最受欢迎?
它有每个人的号码。

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麻省理工学院的一项研究发现,地球上最富有的100人都拥有私人飞机和游艇。因此,如果你想成为地球上最富有的人之一,你应该首先购买私人飞机和游艇。

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为什么几何专业的学生不使用图形计算器?因为cos太高了。

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在水下执行时,哪种排序算法优于其他算法?气泡排序!

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哪种排序算法最轻松?泡泡浴的种类。


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猜猜一个问题中的数字

有很多谜题,你需要猜测一些只问“是”或“否”的问题。在这个谜题中,可能的答案不是两个,而是三个。

困惑。迈克想到了三个数字中的一个:1、2或3。他可以回答“是”、“否”或“我不知道”。皮特能猜出一个问题的数字吗?

是的,他能。这个问题出现在我的一篇作业中,我的学生有很多想法。以下是第一个想法相似的列表。

  • 我在想一个奇数。我的数字可以被你的数字整除吗?
  • 如果我选择1或2,你的数字会比我的大吗?
  • 如果我从集合{1,2,3}中选择一个与你不同的数字,我的数字会比你的大吗?
  • 如果我有一台机器,它接受数字,除了50%的机会把二变成一之外,什么也不做。经过机器后,你的号码是一吗?
  • 如果我选择一个1.5到2.5之间的数字,我的数字会比你的大吗?
  • 如果你的数字是x,而我把一枚硬币掷了x次,那么当我把同一个硬币掷出去时,会不会至少有两次?
  • 我在考虑一个比较运算,它要么是“更大”,要么是“大于或等于”。你的数字可以这样与2相比吗?

一个学生很直率。

  • 迈克,请帮我一个忙,如果你在考虑1,请回答“是”,如果你考虑2,请回答‘否’,如果你想3,请回答'我不知道'?

一个学生使用了一个著名的未解决的问题:不知道是否存在奇数完美数。

  • 每个完全数都可以被你的数整除吗?

然后,我把这个给了我的孙子们,他们决定用谜题的形式来回答。回报时间。

  • 我也在考虑一个数字,我不知道它是否是你的两倍。我们的数字之和是素数吗?

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愤怒的妻子

这是我给PRIMES STEP学生的家庭作业问题。

困惑。一名男子从办公室给妻子打电话,说他将在八点钟左右回家。他八点过二分到达。他的妻子对这次迟到非常生气。为什么?

预期的答案是,她认为他会在晚上8点回家,而他会在早上8点到达。然而,我的学生有更多的想法。

例如,一名学生延长了时间框架。

  • 那人迟到了一年。

另一名学生发现“got in”这个词有歧义。

  • 他八点过二分没有进他的房子。他上了他的车。

一名学生意识到,这个谜题从来没有直接说明她为什么生气。

  • 当他说他八点左右会回家时,妻子已经很生气了,因为她需要他早点回家。

学生们发现了“从办公室给妻子打电话”和“会议记录”的替代含义

  • 他有一个办公室妻子,他打电话给她。但家里的妻子是另一个妻子,她很生气。
  • “八点过二分”可能是一个纬度。
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我独特的圣诞卡

当老师的好处之一是不仅收到家人和朋友的祝贺,也收到学生的祝贺。顺便说一句,我不喜欢实物礼物,我更喜欢祝贺。幸运的是,麻省理工学院有一项政策,不允许接受未成年人及其父母的任何金钱礼物。

因此,我的学生仅限于电子邮件和贺卡。

我以前的一个学生,Evin Liang,非常有创意。他编写了《生命的游戏》的程序,为我制作了一张圣诞卡。你可以在YouTube上自己看:《康威人生游戏》作者:Evin Liang.

这是我最喜欢的祝贺之一。

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四只羊

我喜欢在每个家庭作业中都包括热身游戏。

困惑。农民贾尔斯有四只羊。有一天,他注意到他们都站在距离相同的地方。怎么会这样呢?

预期答案:在2D中配置是不可能的。所以,其中一只羊在山上或坑里。

一些学生认为这很重要:绵羊可以被放置在地球周围的不同位置,形成一个非常大的四面体。在这种情况下,我们需要解释农民“注意到”意味着什么,但这个小问题可以通过多种方式解决。

一些学生质疑距离这个词的意思。他们认为,如果所有羊都互相接触,那么它们之间的距离是相同的。发生这种情况的一种方式是,如果四只羊的尾巴被缠住。

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紧急求救信号

我的PRIMES STEP课程由两组学生组成,每组10人:高年级组和低年级组。高年级组通常更强大,他们上学年的表现尤其出色。我们写了四篇论文,我在帖子中对此进行了描述初级阶段的EvenQuads初级小组写了一篇关于游戏SOS的论文。该游戏是在1999年的USAMO问题中引入的。

问题。游戏是在1乘2000的网格上进行的。两名玩家轮流在一个空白的方框中写下S或O。第一个产生三个连续方块拼写SOS的玩家获胜。如果所有方块都被填满而没有产生SOS,那么游戏就是平局。证明第二个玩家有获胜策略。

这个解决方案相当漂亮,所以我不想破坏它。如果我的读者想要,这个网格的解决方案,以及更广泛地说,任何大小为1×n的网格的解决方法,都会发布在许多地方。

我的学生学习了这个游戏的泛化,结果发布在arXiv上:紧急求救信号。我们尝试了不同的目标字符串,结果表明:

  • SOO比赛总是平局。
  • SSS比赛总是平局。
  • SOSO比赛总是平局。

然后,我们尝试了一个版本,获胜者需要拼写两个目标字符串中的一个。我们表明:

  • SSSS-OOO游戏总是一场平局。

我们尝试了几个更精细的变化,但我想保持这篇文章简短。

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还剩几头牛?

这是另一个STEP作业问题,这是一个著名的谜语。

困惑。彼得有十头牛。除9人外,其他人都死了。还剩几头牛?

措辞故意令人困惑。所以,匆忙的学生从10中减去9,然后回答说只剩下一头牛了。这个答案是错误的。除了九头之外,其余的都意味着一头牛死了。所以,正确答案是9。

我的一个学生认为九是其中一头牛的名字,尽管它应该大写。这意味着除了九头之外,所有的奶牛都死了,只剩下一头奶牛九头。

这个学生设法找到了标准错误答案的合理解释。


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初级阶段的EvenQuads

我喜欢SET游戏,它有一副专门的81张牌。每张卡片上的图像有四个特征:颜色、形状、阴影和对象数量。每个特征可以有三个可能的值。三张卡片组成一张设置如果对于每个特征,卡片上的值要么完全相同,要么完全不同。集合的最佳属性之一是,给定任意两张卡片,我们可以计算出完成集合的第三张卡片。

如果我们从数学角度来看游戏,我们可以为每个特征值指定一个数字0、1或2。例如,绿色可以是0,紫色可以是1,红色可以是2。那么,给定一个特征,三张卡片要么全部相同,要么全部不同的条件就等于模3的值之和为零。

一个数学家会想,我们能做一个取模4的新游戏吗?每个特征值应对应于0、1、2或3。例如,我们可以添加对应于数字3的黄色。新的“集合”应该是四张卡片,使得模4的值之和为0。这个条件保证任何三张卡都可以唯一地完成成一个“集合”。但这样的游戏并不雅观。例如,一张绿色、两张紫色和一张红色的卡片将组成一组。但一个绿色、一个紫色和两个红色不会。颜色之间的对称性丢失。

我决定没有好的模拟SET游戏的模4。我错了。这是一款名为EvenQuads的新游戏。我是在2022年MOVES会议上听说的。

卡片组由64张卡片组成,具有三个特征:颜色、形状和对象数量。每个特征有四个值。四张卡片组成一张方庭如果对于每个特性,值都相同、不同或是半价。

四元示例

例如,上图显示了一个四边形,其中每个功能的所有值都不同。为了熟悉四边形,这里有一个谜题给你。在下面的图片中你能找到多少个四边形?

查找四边形

游戏以与SET游戏相似的方式进行。您可以在EvenQuads网站.

我选择这个游戏作为我的高级STEP小组的研究项目。你们很多人都知道,我有一个项目,我们与7至9年级的学生一起进行数学研究。该集团于2022年秋季成立,产量极高。我们写了一学年的论文,这显然是我们的记录。这些文件可以在arXiv找到。

  • 纸牌游戏揭幕:探索潜在的线性代数,我们分析了四个与线性代数相关的游戏:SET、EvenQuads、Socks和Spot It!。这些游戏相互关联,有时甚至可以使用另一个游戏中的卡片玩一个游戏。
  • 四方形,我们研究由EvenQuads卡制成的半魔法、魔法和强魔法四边形。半魔术四边形是一个4×4的正方形,其中每一行和每一列组成一个四边形。你可以猜出什么是神奇的四边形。这个想法受到了神奇的SET方块的启发:每行、每列和每对角线组成一个3乘3的方块。一个神奇的SET正方形还有一个额外的属性:在这样一个位于破对角线上的正方形中总是有四个以上的集合。换句话说,考虑三张卡片及其在一个正方形中的坐标。当且仅当每个坐标的值都相同或不同时,这些卡片才形成一组。这个属性比幻方的定义强。在SET游戏中,这两个定义是相同的。然而,对于EvenQuads,我们得到了两个不同的定义。这就是我们最终定义强魔力四边形的方法。你可以在报纸上找到细节。
  • EvenQuads游戏和纠错代码,我们描述了基于一组EvenQuads卡的纠错代码。
  • 最大四边形数,我们计算EvenQuads牌组中给定n张牌的最大可能四边形数。例如,上图所示的拼图实际上是7张牌中可能出现的最大四边形数量的示例。我们把这个想法推广到任何尺寸的甲板上。不幸的是,我们的公式是基于一个猜想。尽管如此,我们坚信我们的公式是正确的。

我的学生做得很好。


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童年记忆

我正在浏览我的模拟档案,我的高中笔记,偶然发现了我们在数学大战中遇到的几个问题。

困惑。一个正方形以两种方式被分成100块相同的区域。证明你可以找到100个点,这样第一组中的每一块内部都有一个点,第二组中的每块内部也都有一点。

困惑。平面上有有限数量的点。任何点对之间的所有距离都是不同的。每个点都连接到其最近的相邻点。证明每个点与不超过5个点相连。

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链接编号

一个链接

A类链接定义为三维空间中的两条闭合曲线。第一张图片显示了一条黄色曲线和一条蓝色曲线的链接示例。这个链接编号是链接的简单数值不变量。直观地说,它表示每条曲线绕另一条曲线的次数。例如,如果可以将两条曲线拉开,则链接数为零。

当我研究链接数时,我会看到一张链接的图片,试图计算这个数字。这让人困惑。在我开始钩编之后,这才变得容易。例如,第二张图片显示了与第一张图片相同的链接,但略有重新排列。我简单地沿着蓝色的圈滑动黄色的圈,直到我清楚地看到蓝色的圈的一部分是一条直线,黄色的圈围绕着它旋转。现在,很容易看到黄色的圈绕着蓝色的圈旋转了3次,使链接编号为3。

唯一需要记住的是,在计算绕组数量时,我需要考虑方向。环路可能先顺时针转动,然后逆时针转动。在这种情况下,链接数就是两者之间的差值。

我钩编了很多链接,现在我和我的学生计算链接数没有问题。

链接编号

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