Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Школа №3»

Конкурс проектных и исследовательских работ по математике

Исследовательский проект

Математические головоломки, игры и их применение на уроках математики

Подготовила:

Ученица 7 «а» класса

Журавская Анастасия

Руководитель:

Бабина Марина Сергеевна

Учитель математики

г.о. Семеновский

2017 г.

Аннотация

Цель данной работы – исследование различных математических головоломок, их классификация и применение на уроках математики.

Задачи:

1. Изучить различные примеры задач на сообразительность;

2. Рассмотреть способы их решения;

3. Классифицировать задачи по типам.

Методы, используемые в данном исследовании:

1. Изучение и обобщение

2. Анализ и синтез

Почему меня заинтересовала именно эта тема? Все началось с обычной головоломки, которую я недавно увидела в сети интернет. Эта головоломка менее чем за месяц собрала десятки тысяч репостов и комментариев в соцсетях, став предметом внимания и споров почти полумиллиона человек. Она не так проста, как может показаться на первый взгляд. Но и не так сложна, как может показаться на второй.

Содержание

Головоломки как раздел занимательной математики

Головоломка – это элемент игры, который делает занимательную математику занимательной, может иметь форму головоломки, состязания, фокуса, парадокса, ошибочного рассуждения или обычной математической задачи с «секретом» — каким-либо неожиданным или забавным поворотом мысли. Относятся ли все эти случаи к чистой или прикладной математике, решить трудно. С одной стороны, занимательную математику, безусловно, следует считать чистой математикой без малейшей примеси утилитарности. С другой — она, несомненно, относится к прикладной математике, ибо отвечает извечной человеческой потребности в игре.Вероятно, такая потребность лежит в основе даже чистой математики. Не так уж велико различие между восторгом неофита, сумевшего найти ключ к сложной головоломке, и радостью математика, преодолевшего еще одно препятствие на пути к решению сложной научной проблемы. И тот и другой заняты поисками истинной красоты — того ясного, четко определенного, загадочного и восхитительного порядка, что лежит в основе всех явлений. Не удивительно поэтому, что чистую математику порой трудно отличить от занимательной. Так, в топологии проблема четырех красок до недавнего времени оставалась нерешенной, хотя ей посвящена не одна страница во многих книгах по занимательной математике.

Никто не станет отрицать, что флексагоны игрушки весьма занимательные, тем не менее анализ их структуры очень скоро упирается в необходимость использования высших разделов теории групп, и статьи о флексатонах можно встретить на страницах многих сугубо специальных математических журналов.

Математики творческого склада обычно не стыдятся своего интереса к занимательным задачам и головоломкам. Топология берет свое начало в работе Эйлера о семи кенигсбергских мостах. Лейбниц потратил немало времени на решение головоломки, которая пережила свое второе рождение под названием «Проверьте уровень своего развития (IQ)». Крупнейший немецкий математик Гильберт доказал одну из основных теорем традиционной области занимательной математики — разрезания фигур. А. Тьюринг, основоположник современной теории вычислительных машин, рассмотрел изобретенную С. Лойдом игру в 15 в своей статье о разрешимых и неразрешимых проблемах.

П. Хейн говорил, что, будучи в гостях в Эйнштейна, видел в книжном шкафу хозяина целую полку, забитую математическими забавами и головоломками. Нетрудно понять интерес, который все эти великие умы питали к математической игре, ибо творческое мышление, находящее для себя награду в столь тривиальных задачках, сродни тому типу мышления, который приводит к математическому и вообще научному открытию. В конце концов, что такое математика, как не систематические попытки найти все лучшие и лучшие ответы на те головоломки, которые ставит перед нами природа?

В настоящее время педагогическая ценность занимательной математики общепризнана. Это подчеркивают и журналы, предназначенные для преподавателей математики, и новые учебники, особенно те из них, которые написаны с «современных позиций». Так, даже в столь серьезной книге, как «Введение в конечную математику», изложение нередко оживляется занимательными задачами.

Вряд ли существует лучший способ пробудить интерес читателя к изучаемому материалу. Преподаватель математики, выговаривающий студентам за игру на лекции в крестики и нолики, должен был бы остановиться, чтобы спросить себя, не представляет ли эта игра большего интереса с точки зрения математики, чем его лекция. И действительно, разбор игры в крестики и нолики на семинарских занятиях может послужить неплохим введением в некоторые разделы современной математики.

Примеры головоломок

Головоломки со спичками

Нужно переместить только одну спичку в выложенном спичками арифметическом примере «8+3-4=0» так, чтобы получилось верное равенство (можно менять и знаки, цифры).

Ответ: эта классическая математическая спичечная головоломка решается несколькими способами. Как вы уже догадались спички нужно перемещать так, чтобы получились другие цифры.
Первый способ. Из восьмерки перемещаем нижнюю левую спичку в середину нуля. Получается: 9+3-4=8.
Второй способ. От цифры 8 убираем правую верхнюю спичку и ставим ее на верх четверки. В итоге верное равенство: 6+3-9=0.
Третий способ. В цифре 4 переворачиваем горизонтальную спичку вертикально и перемещаем ее в нижний левый угол четверки. И опять арифметическое выражение верно: 8+3-11=0.
Существуют и другие креативные способы решения этого примера по математике, например, с модификацией знака равно 0+3-4 ≠ 0, 8+3-4 > 0, но это уже нарушает условие.

Переставьте три спички так, чтобы рыбка поплыла в обратном направлении. Другими словами, нужно повернуть рыбу на 180 градусов.

Для решения задачи будем передвигать спички, которые составляют нижнюю часть хвоста и туловища, а также нижний плавник нашей рыбы. Переместим 2 спички наверх, а одну вправо, как показано на схеме. Теперь рыбка плывет не вправо, а влево.

Головоломки – кроссворды:

По горизонтали: 3. Как называется хорда, проходящая через центр окружности? 5. Что это за фигура, состоящая из всех точек плоскости расположенных на заданном расстоянии от данной точки? 7.В каком треугольнике углы при основании равны? 9. Как называется треугольник, у которого все три угла острые? 10. Как называется сторона прямоугольного треугольника, лежащая против прямого угла?

По вертикали: 1. Как называется луч, который делит угол пополам? 2. Чем пользуются, для изображения окружности на чертеже? 4. Как называется отрезок, соединяющий две точки окружности? 6. Как называются две прямые на плоскости, если они не пересекаются? 8. Как называется треугольник, у которого один из углов тупой?

Ребусы

Ребус – это загадка, головоломка, состоящая из сочетания букв, слов, цифр, картинок и знаков препинания. Ребусы способствуют развитию мышления, тренируют сообразительность, логику, интуицию, смекалку. Помогают расширить кругозор, запомнить новые слова, предметы. Тренируют зрительную память, правописание. В отличие от обычной загадки, где используется только словесное описание в стихах или прозе, ребусы сочетают в себе сразу несколько приемов восприятия, как словесных, так и зрительных.

Существует несколько основных типов ребусов:

1. В виде картинок иллюстраций.

2. Ребусы-слова.

3. Математические ребусы.

Существуют определенные правила для разгадывания ребусов.
1.Запятая в самом начале слова говорит о том, что нужно убрать первую букву в этом слове, а запятая в конце — убрать последнюю букву в слове. Две запятых — убираем две буквы. В слове комар убираем последние две буквы АР, в слове утюг убираем первую букву У и последнюю букву Г.
2.Зачеркнутые цифры говорят о том, что буквы стоящие на этом месте убираются. В слове пять убираем вторую и третью буквы, то есть ЯТ. Если будут зачеркнуты буквы, то они тоже убираются из слова.
3.Не зачеркнутые цифры показывают, что буквы, стоящие на месте 2 и 3 надо поменять местами. В слове утюг буквы Т и Ю меняем местами ЮТ. А теперь читаем слово полностью.

На этой картинке зашифровано слово ПЕРПЕНДИКУЛЯР.

4.Если рисунок в перевернутом виде, то загаданное с помощью картинки слово читается справа налево. Читается не слово репа, а апер. Первая буква А убирается. В слове пень последняя буква Ь убирается. Слово кит читается наоборот. В слове стул убираются первые две буквы СТ. Названия всех предметов, изображенных в ребусе, читаются только в именительном падеже.
5.«Стрелка» или знак «равно» говорят о том, что одну букву надо заменить другой. В нашем случае в слове тик букву Т надо заменить на букву Д. Теперь слово можно прочитать полностью.

На этой картинке зашифровано слово ВОСТОК.

6.Буквы, слова или картинки могут изображаться внутри других букв, над другими буквами, под и за ними. Тогда добавляются предлоги: В, НА, НАД, ПОД, ЗА. У нас в букве О содержится число СТО, поэтому получается В-О-СТО-К. 
На этой картинке зашифровано слово КАРТА.

7.Цифры под картинкой указывают на то, что из данного слова нужно взять буквы, стоящие на местах под номерами 7,2,4,3,8 и составить их в том порядке, в котором расположены цифры. В слове ватрушка нужно взять буквы 7-К, 2-А, 4-Р, 3-Т, 8-А. Можно прочитать слово.
Давайте попробуем разгадать несколько ребусов из области математики.
ДОКАЗАТЕЛЬСТВО

Примеры ребусов:

 Гипотенуза

Медиана

Хорда

Головоломки со взвешиваниями

Бриллианты и весы

В коробке лежат 242 бриллианта, из которых один природного происхождения, остальные — его копии, изготовленные в лаборатории (искусственные). Массы искусственных бриллиантов одинаковы, масса природного немного меньше. Придумайте систему действий для выделения природного бриллианта при помощи пяти взвешиваний на чашечных весах без гирь и разновесов.

Ответ

Кладем на чашки весов по 81 бриллианту. Это взвешивание выделяет 81 или 80 бриллиантов. Второй раз на чашки весов кладем по 27 бриллиантов из группы выделенных. Это взвешивание выделяет 27 или 26 бриллиантов. Третий раз на чашки весов кладем по 9 бриллиантов из группы выделенных. Так выделяем 9 или 8 бриллиантов. Четвертый раз на чашки весов кладем по 3 бриллианта, и выделяется 3 или 2 бриллианта. Наконец, в пятый раз кладем на весы по одному бриллианту и определяем, какой из них природный.

Математические игры

Математические игры

Все вышеперечисленные головоломки оживляют наш интерес на уроках. Но больше всего мне нравится, когда наш урок проходит в форме игры. Наш учитель часто на уроках обобщения и систематизации знаний применяет игру. Тогда повторять все легко и просто, класс разбивается на команды, мы соревнуемся, получаем оценки. Равнодушных на таких уроках нет.

Часто в начале урока повторяем ранее изученный материал в виде «Своей игры». Любой учащийся может выбрать себе вопрос из таблицы на определенный балл. Если ученик не отвечает, право ответа переходит к другому учащемуся. Собранные баллы суммируются и можно получить оценку за повторение.

В форме игры-сказки мы закрепляли действия с десятичными дробями в 6 классе. Мы и отрабатываем примеры, и готовимся к контрольной работе.

Заключение

Данный проект написан на основе собственного опыта. Лично мне на уроке интереснее, когда мы не просто узнаем что то новое и отрабатываем это знание решением всевозможных задач, но еще и есть возможность поиграть, посоревноваться, показать, что я могу быстрее и лучше всех справиться с заданием.

Также занимательная математика развивает мышление, тренирует сообразительность, логику, интуицию, смекалку.

Список изученной литературы

1. Гарднер Мартин "Математические головоломки и развлечения"

2. Б.А.Кордемский. Математическая смекалка. Москва. Государственное издательство технико-теоретической литературы. 1957

3. «Внеклассная работа по математике», Альхова З.Н., Макеева А.В., Саратов: «Лицей», 2002

4. «Задачи на смекалку» Шарыгин И.Ф., Шевкин А.В., Москва «Просвещение» 2003

5. http://festival.1september.ru/articles/412386/

6. http://riddle-middle.ru/zagadki/s_podvohom/

7. http://www.toybytoy.com/game/Puzzle

8. http://puzzlepedia.ru/100.html

9. http://www.e-crossword.ru

10. http://scanword-studio.ru

11. http://kak-sobrat-kubik-rubika.praya.ru/

12. http://www.pravda.ru/science/useful/02-03-2012/1108697- maind_crossword-0/

12. http://www.novate.ru/blogs/show/golovolomki/

13. www.igraza.ru