九章算术(教师版)
余年寄山水
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2021年01月30日 12:26
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-
九章算术与高考数学创新题
1
.
《九章算术》
“
竹九节”
问题:现有一根
9
节的竹子,自上而下各节的容积成等差数列,上面
4
节的
容积共
3
升,下面
3
节的容积共
4
升 ,则第
5
节的容积为
________
升.
1.
【解析】
设自上第一节竹子容量为
a1
,则第九节容 量为
a9
,且数列
{an}
为等差数列.
a1
+
a2
+
a3
+
a4
=
3
,
a7< br>+
a8
+
a9
=
4
,即
4a5
-< br>10d
=
3
,
①
3a5
+
9d
=
4
,
②
联立
①②
解得
a5
=
67
.
66
2.
《九章算术》是我国古代著名数学经典.其中对勾股定理的论术比 西方早一千多年,
其中有这样一个问题:
“
今有圆材埋在壁中,
不知大小.< br>以锯锯之,
深一寸,
锯道长一尺.
问
径几何?
”
其意 为:今有一圆柱形木材,埋在墙壁中,不知其大小,用锯去锯该材料,锯
口深
1
寸,锯 道长
1
尺.问这块圆柱形木料的直径是多少?长为
1
丈的圆柱形木材部分镶嵌在墙体中,截面图如图所示
(
阴影部分为镶嵌在墙体内的部分
)
.< br>
已知弦
AB
=
1
尺,弓形高
CD
=
1
寸,估算该木材镶嵌在墙中的体积约为
(
)
5
(
注:
1
丈=
10
尺=
100
寸,
π≈3.14
,
sin
22.5°≈
13
)
A
.
600
立方寸
B
.
610
立方寸
C
.
620
立方寸
D
.
633
立方寸
2. [
解析
] < br>连接
OA
、
OB
,
OD
,设
⊙
Ο< br>的半径为
R
,
则
(R
-
1)2
+
52
=
R2
,
∴
R
=
13.
< br>AD
5
sin
∠
AOD
=
AO
=
1 3
.
∴
∠
AOD
=
22.5°
,即
∠
AOB
=
45°
.
45π×132
1
∴
S
弓形
ACB
=
S
扇形
OACB
-
S
△
OAB
=
360
-
2
×10×1 2≈6.33
平方寸.
∴
该木材镶嵌在墙中的体积为
V
=
S
弓形
ACB×100≈633
立方寸.选
D.
3
.我国古代数学名著《九章算术》有
“
米谷粒分
”
题:粮仓开仓 收粮,有人送来米
1534
石,验得米内
夹谷,抽样取米一把,数得
254< br>粒内夹谷
28
粒,则这批米内夹谷约为(
)
A
.
134
石
B
.
169
石
C
.
338
石
D
.
1365
石
3.
【解析】依题意,这批米内 夹谷约为
28
1534
169
石,选
B
.
考点:用样本估计总体.
254
4
.我 国古代数学名著《九章算术》中,有已知长方形面积求一边的算法,其方法的前两步为:
1< br>1
1
1
第一步:构造数列
1
,
2
,
3
,
4
,
…
,
n
.①
第二步: 将数列
①
的各项乘以
n
,得数列
(
记为
)a1,
a2
,
a3
,
…
,
an.
则
a1a2
+
a2a3
+
…
+
an
-< br>1an
等于
(
)
A
.
n2
B
.
(n
-
1)2
C
.
n(n
-
1)
D
.
n(n
+
1)
n
n
n
n< br>n
n
1
1
1
4.
【解析】
a1a 2
+
a2a3
+
…
+
an
-
1an
=
1
·
+
·
+
…
+
·
=
n2[
+
+
…
+
]
2
2
3< br>1·
2
2·
3
n
-
1
n
(
n
-
1
)
n
n
-
1
1
1
1
1
1
=
n2[1
-
2
+
2
-< br>3
+
…
+
-
n
]
=
n2·
n
=
n(n
-
1)
.
n
-
1
1
/
91
5< br>.中国古代数学名著《九章算术》中记载了公元前
344
年商鞅督造一
种标准量 器
——
商鞅铜方升,其三视图如图所示
(
单位:寸
)
若
π
取
3
,其体积为
12.6(
立方寸
),则图中的
x
为
________
.
5. [
解析
]
由三视图知,商鞅铜方升由一圆柱和一长方体组合而成:
1
(5.4
-
x)×3×1
+
π·(
2
)2x< br>=
12.6
,解得
x
=
1.6.
6
.中国古代数学名著《九章算术》中的
“
引葭赴岸
”
是 一道名题,其
内容为:
“
今有池方一丈,葭生其中央,出水一尺,引葭赴岸,适与齐. 问水深葭长各几何
”
意为:今
有边长为
1
丈的正方形水池的中央生长 着芦苇,长出水面的部分为
1
尺,将芦苇牵引向池岸,恰巧与
水岸齐接,问水深芦苇的 长度各是多少?将该问题拓展如图,记正方形水池的剖面图为
ABCD
,芦苇根
部O
为
AB
的中点,顶端为
P(
注芦苇与水面垂直
).在牵引顶端
P
向水岸边中点
D
的过程中,当芦苇经
过
DF
的中点
E
时,芦苇的顶端离水面的距离约为
________
尺 .
(
注:
1
丈=
10
尺,
601
≈24. 5)
6. [
解析
]
设水深为
x
,则
x2
+
52
=
(x
+
1)2
,解得:
x
=
12.
∴
水深
12
尺,芦苇长
13
尺,
以AB
所在的直线为
x
轴,芦苇所在的直线为
y
轴,建立直角坐标 系,
在牵引过程中,
P
的轨迹是以
O
为圆心,半径为13
的圆,其方程为
x2
+
y2
=
169
,< br>
(
-
5≤x≤5
,
12≤y≤13)
,
①
5
24
E
点的坐标为
(
-
2
,
1 2)
,
∴
OE
所在的直线方程为
y
=-
5
x
,
②
由
①②
联解得
y
=
16 9×576
13×24
624
601
≈
24.5
=
49
.
624
36
则此时芦苇的顶端到水面的距离为
49
-
12
=
49
.
7
.
《九章算术》是我国古代数学名著,它在几何学中的研究比西方早
1
千多年.例如堑堵指底面 为直
角三角形,且侧棱垂直于底面的三棱柱,阳马指底面为矩形,一侧棱垂直于底
面的四棱锥, 鳖臑指四个面均为直角三角形的四面体.
如图,在堑堵
ABC-
A1B1C 1
中,
AC
⊥
BC.
(1)
求证:四棱锥
B-
A1ACC1
为阳马,并判断四面体
A1CBC1
是否为鳖臑,
若是写出各个面的直角
(
只写出结论
)
.
( 2)
若
A1A
=
AB
=
2
,当阳马
B-< br>A1ACC1
体积最大时.
①
求堑堵
ABC-
A1 B1C1
的体积;
②
求
C
到平面
A1BC1
的距离 .
7.
[
解
] (1)
证明:由堑堵
ABC-
A1B1C1
的性质知:四边形
A1ACC1
为矩形.
∵
A1A
⊥
底面
ABC
,
BC
⊂
平面
ABC
,
∴
BC
⊥
A1A
,又
BC
⊥
AC
,
A1A∩AC
=
A.
A1A
,
AC
⊂
平面
A1ACC1.
∴
BC
⊥
平面
A1ACC1
,
∴
四棱锥
B-
A1ACC1
为阳马,
且四面体< br>A1CBC1
为鳖臑,四个面的直角分别是
∠
A1CB
,
∠< br>A1C1C
,
∠
BCC1
,
∠
A1C1B.
(2)
∵
A1A
=
AB
=
2.
由
(1)
知阳马
B-
A1ACC1
的体积
1
1
2
1
1
4
V
=
3
S
矩形
A1ACC1·
BC
=
3
×A1A×AC×BC
=< br>3
AC×BC≤
3
(AC2
+
BC2)
=
3
×AB2
=
3
.
2
4
当且仅当
AC
=
BC
=
2
时,
Vmax
=
3
,此时
1
①
堑堵
ABC-
A1B1C1
的体积
V′
=
S
△
ABC·
AA1
=
2
×
2×
2×2
=
2.
②
由题意与题图知,
1
2
V
三棱锥
B-
A1AC
=
V
三棱锥
B-
A1C1C
=
2
V
阳马
B-
A1ACC1
=
3
.
又
A1C1
=
2
,
BC1
=
BC2
+< br>C1C2
=
6
,
1
2
设
C
到平面
A1BC1
的距离为
d.
则
3
S
△
A1BC1·
d
=
3
.
1
1
2
即
3
·
2 ×
6·
d
=
2
3
,
∴
d
=
4
2
=
3
3.
2×
6
8
.我国古代数学名著《九章算术》中
“
开立圆术
”
曰
:
置积尺数
,
以十六乘之
,
九而一
,
所得开立方除之
,
即立
圆径
.
“
开立圆术
”
相当于给出了已知球的体积
V
,
求其直径
d< br>的一个近似公式
d
些类似的近似公式
.
根据
π
=3.14159
3
16
V
.
人们还用过一
9
判断
,
下列近似公式中最精确的一个是
(
)
3
3
21
3
300
16
3
V
V
D
.
d
V
A
.
d
B
.
d
2
V
C
.
d
9
157
11
8.
【解析】根据球 的体积公式求出直径,然后选项中的常数为
a
:
b
,表示出
π
,将四个选项逐一代入,
求出最接近真实值的那一个即可.由
V
4
d
3
6
V
a
(
)
d
3
设选项中的常数为
,则可知
3
2
b
6
b
6
9
6
6
157
选项
A
代入得
选项
B
代入得
π=
=3
,
选项
C
代入可知
,
3.375
,
3.14
,a
16
2
300
6
11
选项
D代入可知
3.142857
,故
D
的值 接近真实的值,故选
D.
21
9
.
《九章算术》中,将四个面都为直角三角形的四面体称之为鳖臑,
如图
2
,在鳖臑
PABC
中,
PA
⊥
平 面
ABC
,
AB
⊥
BC
,且
AP=AC=1
,过
A
点分别作
AE
⊥
PB
于
E
、
AF
⊥
PC
于
F< br>,连接
EF
当
△
AEF
的面积最大时,
tan
∠
BPC
的值是
A
.
2
B
.
3
2
C
.
3
D
.
(
)
3
2
9.
【解】显然
BC
平面
PAB< br>,则
BC
AE
,又
PB
AE
, 则
AE
平面
PBC
,故
AE
EF,
且
AE
PC
,结合条件
AF
P C
得
PC
平面
AEF
,所以
△
AEF< br>、
△
PEF
均为直角三角
形,由已知得
AF
2
2
,而
S
△
AEF
1
1
1
1
AE
EF
≤
(
AE
2
EF< br>2
)
(
AF
)
2
,当且仅当< br>AE
EF
时,
2
4
4
8
1
EF
2
1
取
“=”
,所以,当
AE
E F
时,
△
AEF
的面积最大,此时
tan
BPC
,故选
B
.
2
PF
2
2
2
2
3
/
93
10
.
《九章算术》之后,人们进 一步用等差数列求和公式来解决更多的问题,
《张丘建算经》卷上第
22
题为:
“
今有女善织,日益功疾(注:从第
2
天开始,每天比前一天多织相同量的布),第一天织
5
尺
布,现在一月(按
30
天计)
,共织< br>390
尺布
”
,则从第
2
天起每天比前一天多织(
)尺布.
A
.
1
8
16
16
B
.
C
.
D
.
2
15
31
29
30
29
16
,故选
D
.
d
,解得
d
2
2 9
10.
【解析】由题可知每天的织布量构成首项是
5
,公差为
d< br>的等差数列,且前
30
项和为
390
.根据等
差数列前
n
项和公式,有
390
30
5
11
.如图,在杨辉三角形中,斜线
l
的上方,从
1
开始箭 头所示的数组成一个
锯齿形数列:
1,3,3,4,6,5,10,…
,记其前
n
项和为
Sn
,则
S19
等于
(
)
A
.
129
B
.
172
C
.
228
D
.
283
11.
【 解】选
D
.杨辉三角形的生成过程,
n
为偶数时,
a
n
n
为奇数时,
a1=1
.
a3=3
,
an+ 2=an+an-1=an+
n
4
,
2
n
3
,
2
n
2
4
n
3
n
1
∴
a3-a2= 2
,
a5-a3=3
,
…an
-an-2=
,
an=
,
8
2
∴
S19=a1+a3+…+a19+
(
a2+a4+ …a18
)
=
(
1+3+6+…55
)
+
(
3+4+5+…+11
)
=220+63=283.
,
12
.公元前
3
世纪,古希腊欧几里得在《几何原本》里提出:
“
球的体积(
V
)与它的直径(
D
)的立
方成正比
”
,此即
V
kD
3
,欧几里得未给出
k
的值.< br>17
世纪日本数学家们对求球的体积的方法还不了
解,他们将体积公式
V
kD
3
中的常数
k
称为
“
立圆率
”< br>或
“
玉积率
”
.类似地,对于等边圆柱(轴截面是
正方形的圆 柱)
、
正方体也可利用公式
V
kD
3
求体
积
(在等边圆柱中,
D
表示底面圆的直径;
在正方体中,
D
表示棱长)
.
假设运用此体积公式求得
球
(直径为
a
)< br>、
等边圆柱
(底面圆的直径为
a
)
、
正方体
(棱长为
a
)
的
“
玉
积率
”
分别为
k
1
、
k
2
、
k
3
,那么
k< br>1
:
k
2
:
k
3
(
)
A
.
1
1
1
:
:
B
.
:
:
2
C
.
2:3:
2
D
.
:
:1
6
4
4
6
6
4
3
4
4
a
12.
【解析】选
D
.
V
1
R
3
a
3
k
1
3
3
2
6
6
a
V
2
R
2
a
a
a
3
k
1
4
4
2
k
1
:
k
2
:
k
3
2
,
V
3
a
3
k
3
1
:
:1
。
考点:类比推理
6
4
4