中外数学文化专练

中外数学文化专练

纵观近几年高考，中外优秀的数学文化已成为高考数学命题的重要素材之一，命题者常常结合统计、函数、数列、立体几何、算法等内容，通过创设新的情境、改变设问方式，选取适合的知识内容等多种方法渗透中外优秀的数学文化.以数学文化为背景的问题，不仅让人耳目一新，同时它也使考生们受困于背景陌生，阅读受阻，使思路无法打开. 随着高考改革的深入，命题者仍会适当加大对中国传统文化进行考查的内容，如将四大发明、勾股定理等所代表的中国古代科技文明作为试题背景材料，遵循继承、弘扬、创新的发展路径，注重传统文化在现实中的创造性转化和创新性发展，体 现中国传统科技文化对人类发展和社会进步的贡献，践行社会主义核心价值观.

1．(2019·呼和浩特二模)瑞士著名数学家欧拉发现公式eix＝cos x＋isin x(i为虚数单位)，它将指数函数的定义域扩大到复数集，建立了三角函数和指数函数的关系，它在复变函数论里占有非常重要的地位．特别是当x＝π时，eiπ＋1＝0被认为是数学上最优美的公式，数学家们评价它是“上帝创造的公式”．根据欧拉公式可知，ei表示的复数在复平面中位于(　　)

A．第一象限　 B．第二象限

C．第三象限   D．第四象限

A　[根据欧拉公式eix＝cos x＋isin x(i为虚数单位)，

得ei＝cos 1＋isin 1，

它在复平面内对应的点为(cos 1，sin 1)，且，

所以位于第一象限．故选A.]

2．(2019·黄山三模)《算法统宗》是中国古代数学名著，由明代数学家程大位编著，它对我国民间普及珠算和数学知识起到了很大的作用，是东方古代数学的名著．在这部著作中，许多数学问题都是以歌诀形式呈现的，“九儿问甲歌”就是其中一首：一个公公九个儿，若问生年总不知，自长排来差三岁，共年二百又零七，借问长儿多少岁，各儿岁数要详推．在这个问题中，记这位公公的第n个儿子的年龄为an，则a1＝(　　)

A．23   B．32

C．35   D．38

C　[由题意可知年龄构成的数列为等差数列，其公差为－3，则9a1＋×(－3)＝207，解得a1＝35，故选C.]

3．中华文化博大精深，我国古代算书《周髀算经》中介绍了用统计概率得到圆周率π的近似值的方法．古代数学家用体现“外圆内方”文化的钱币(如图1)做统计，现将其抽象成如图2所示的图形，其中圆的半径为2 cm，正方形的边长为1 cm，在圆内随机取点，若统计得到此点取自阴影部分的概率是p，则圆周率π的近似值为(　　)

图1　     　图2

A.   B.

C.   D.

A　[圆形钱币的半径为2 cm，面积为S圆＝π·22＝4π；

正方形边长为1 cm，面积为S正方形＝12＝1.

在圆形内随机取一点，此点取自黑色部分的概率是p＝＝1－，则π＝.故选A.]

4．(2019·岳麓区校级模拟)我国数学家陈景润在哥德巴赫猜想的研究中取得了世界领先的成果．哥德巴赫猜想是“每个大于2的偶数可以表示为两个素数的和”，在不超过20的素数中，随机选取两个不同的数，其和等于20的概率是(　　)

A.   B.

C.   D.

D　[在不超过20的素数中有2,3,5,7,11,13,17,19共8个，随机选取两个不同的数共有28种，

随机选取两个不同的数，其和等于20有2种，

故可得随机选取两个不同的数，其和等于20的概率P＝，故选D.]

5．《周髀算经》中有这样一个问题：从冬至日起，依次小寒、大寒、立春、雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨、立夏、小满、芒种这十二个节气其日影长依次成等差数列，冬至、立春、春分日影长之和为31.5尺，前九个节气日影长之和为85.5尺，则芒种日影长为(　　)

A．1.5尺   B．2.5尺

C．3.5尺   D．4.5尺

B　[设此等差数列{an}的公差为d，

则a1＋a4＋a7＝3a1＋9d＝31.5,9a1＋d＝85.5，

解得d＝－1，a1＝13.5.则a12＝13.5－11＝2.5.故选B.]

6．(2019·郑州三模)我国著名数学家华罗庚先生曾说：数缺形时少直观，形缺数时难入微，数形结合百般好，隔裂分家万事休．在数学的学习和研究中，常用函数的图象来研究函数的性质，也常用函数的解析式来琢磨函数的图象的特征．如函数f(x)＝的图象大致是(　　)

A　　           　B

C　　          　D

D　[根据题意，函数f(x)＝，则f(－x)＝＝，易得f(x)为非奇非偶函数，排除A、B，当x→＋∞时，f(x)＝→0，排除C；故选D.]

7．(2019·济南模拟)朱世杰是我国元代伟大的数学家，其传世名著《四元玉鉴》中用诗歌的形式记载了下面这样一个问题：

我有一壶酒，携着游春走．

遇务①添一倍，逢店饮斛九②，店务经四处，没了这壶酒，

借问此壶中，当原多少酒？

①“务”：旧指收税的关卡所在地；②“斛九”：1.9斛．如图是解决该问题的算法程序框图，若输入的x值为0，则输出的x值为(　　)

A.   B.

C.   D.

C　[由题意，模拟程序的运行，

x＝0，i＝0

第一次执行循环体后，x＝，i＝1，不满足退出循环的条件；

第二次执行循环体后，x＝，i＝2，不满足退出循环的条件；

第三次执行循环体后，x＝，i＝3，不满足退出循环的条件；

第四次执行循环体后，x＝，i＝4，满足退出循环的条件，输出x的值为.故选C.]

8．(2019·安徽二模)谢尔宾斯基三角形是一种分形，由波兰数学家谢尔宾斯基在1915年提出，先作一个正三角形，挖去一个“中心三角形”(即以原三角形各边的中点为顶点的三角形)，然后在剩下的小三角形中又挖去一个“中心三角形”，我们用白色代表挖去的面积，那么黑三角形为剩下的面积(我们称黑三角形为谢尔宾斯基三角形)．在如图第5个大正三角形中随机取点，则落在白色区域的概率为(　　)

A.   B.

C.   D.

B　[不妨设第一个三角形的面积为1，则第二个图中黑色部分面积为，

第3个图中黑色部分面积为2，

第4个图中黑色部分面积为3，

第5个图中黑色部分面积为4，

则在第5个大正三角形中随机取点，落在白色区域的概率为P＝1－4＝.故选B.]

9．电子计算机诞生于20世纪中叶，是人类最伟大的技术发明之一．计算机利用二进制存储信息，其中最基本单位是“位(bit)”，1位只能存放2种不同的信息：0或l，分别通过电路的断或通实现．“字节(Byte)”是更大的存储单位，1Byte＝8bit，因此1字节可存放从00000000(2)至11111111(2)共256种不同的信息．将这256个二进制数中，所有恰有相邻两位数是1其余各位数均是0的所有数相加，则计算结果用十进制表示为(　　)

A．254   B．381

C．510   D．765

B　[恰有相邻两位数是1其余各位数均是0的二进制数为11000000,1100000,110000,11000,1100,110,11，共7个．转化为十进制并相加得(27＋26 )＋(26＋25 )＋(25＋24 )＋(24＋23 )＋(23＋22 )＋(22＋21 )＋(21＋20 )＝381，故选B.]

10．(2019·东湖区校级三模)“柯西不等式”是由数学家柯西在研究数学分析中的“流数”问题时得到的，但从历史的角度讲，该不等式应当称为柯西­布尼亚科夫斯基­施瓦茨不等式，因为正是后两位数学家彼此独立地在积分学中推而广之，才将这一不等式推广到完善的地步，在高中数学选修教材4－5中给出了二维形式的柯西不等式：(a2＋b2)(c2＋d2)≥(ac＋bd)2当且仅当ad＝bc(即＝)时等号成立．该不等式在数学中证明不等式和求函数最值等方面都有广泛的应用．根据柯西不等式可知函数f(x)＝2＋的最大值及取得最大值时x的值分别为(　　)

A.，   B.，

C.，   D.，

A　[由柯西不等式可知：

(2＋)2≤(22＋12)[()2＋()2]＝5，

所以2＋≤，

当且仅当2＝，即x＝时取等号，

故函数f(x)＝2＋的最大值及取得最大值时x的值分别为，，故选A.]

11．(2019·马鞍山一模)1642年，帕斯卡发明了一种可以进行十进制加减法的机械计算机.1674年，莱布尼茨改进了帕斯卡的计算机，但莱布尼兹认为十进制的运算在计算机上实现起来过于复杂，随即提出了“二进制”数的概念．之后，人们对进位制的效率问题进行了深入的研究．研究方法如下：对于正整数n，x(x≥2)，我们准备nx张不同的卡片，其中写有数字0,1，…，x－1的卡片各有n张．如果用这些卡片表示n位x进制数，通过不同的卡片组合，这些卡片可以表示x个不同的整数(例如n＝3，x＝10时，我们可以表示出000…999共103个不同的整数)．假设卡片的总数nx为一个定值，那么x进制的效率最高则意味着nx张卡片所表示的不同整数的个数xn最大．根据上述研究方法，几进制的效率最高？(　　)

A．二进制   B．三进制

C．十进制   D．十六进制

B　[设nx＝k为定值，则nx张卡片所表示的不同整数的个数y＝x，(x，k∈N*)，

假设x，k∈R＋，则ln y＝ ln x，即y＝eln x，

求导可得：y′＝eln x·(1－ln x)，

因为eln x·＞0，所以当0<x<e，y′>0，当x>e，y′<0，

可得x＝e时，函数y取得最大值，

比较2，3的大小即可，分别6次方可得：23k＝8k,32k＝9k，

可得8k<9k，∴2<3.∴根据上述研究方法，3进制的效率最高，故选B.]

12．黄金分割起源于公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯学派，公元前4世纪，古希腊数学家欧多克索斯第一个系统研究了这一问题，公元前300年前后欧几里得撰写《几何原本》时吸收了欧多克索斯的研究成果，进一步系统论述了黄金分割，成为最早的有关黄金分割的论著．黄金分割是指将整体一分为二，较大部分与整体部分的比值等于较小部分与较大部分的比值，其比值为，把称为黄金分割数．已知双曲线－＝1的实轴长与焦距的比值恰好是黄金分割数，则m的值为(　　)

A．2－2   B.＋1

C．2   D．2

A　[由题意得，在双曲线中a2＝(－1)2，b2＝m，

∴c2＝a2＋b2＝(－1)2＋m.

∵双曲线的实轴长与焦距的比值为黄金分割数，

∴＝＝，

∴＝2＝，

∴＝，解得m＝2(－1)．故选A.]

13．(2019·南昌二模)唐代诗人李颀的诗《古从军行》开头两句说：“白日登山望烽火，黄昏饮马傍交河．”诗中隐含着一个有趣的数学问题——“将军饮马”问题，即将军在观望烽火之后从山脚下某处出发，先到河边饮马后再回到军营，怎样走才能使总路程最短？在平面直角坐标系中，设军营所在区域为x2＋y2≤1，若将军从点A(2,0)处出发，河岸线所在直线方程为x＋y＝3，并假定将军只要到达军营所在区域即回到军营，则“将军饮马”的最短总路程为(　　)

A.－1   B．2－1

C．2   D.

A　[设点A关于直线x＋y＝3的对称点A′(a，b)，

AA′的中点为，kAA′＝，

故解得，

要使从点A到军营总路程最短，即为点A′到军营最短的距离，“将军饮马”的最短总路程为－1＝－1，故选A.]