兩張正方席,用來圍糧囤;
一張可積米,二石五斗整。
若用二張圍,多少石斗升?
【解說】這是依據(jù)清代古算書《翠薇山房算學(xué)叢書》中的“以席二領(lǐng)作囤”題編寫而成的。題目原文是:
“問有席二領(lǐng),長闊相同,先以一領(lǐng)作囤較之盛米二石五斗,若以二領(lǐng)作囤,盛米幾何?”
題目意思可以這樣來表達(dá):
有2領(lǐng)同樣的正方形席子,以其中的一領(lǐng)作一個糧囤,可以盛米2石5斗。如果用這2領(lǐng)席子合起來做一個糧囤,可以盛米多少?
解答時,也許有人會不假思索地說:一領(lǐng)作囤可盛米2石5斗,二領(lǐng)作囤不就是盛米2石5斗×2=5石嗎?
當(dāng)然,不能說這種說法是絕對錯誤的,但更不能說這一答案是完全正確的。因為用2領(lǐng)作囤盛米5石的情況,是必須將兩個“一領(lǐng)囤”豎著疊起來,組成一個囤才行,而這在生活中是極少看見的。原因在于這種作囤方法,重心太高,很容易倒塌,并且盛的糧食也太少,很不合算。所以用2領(lǐng)席子作囤時,人們總是將席子橫的連起來,作一底面積較大而高度較矮的糧囤。那么這樣橫著連起來合做的囤,可以盛米多少呢?
大家知道,用席子作糧囤,圍成的一般都是圓柱體(注明了糧食堆成上部突出為尖錐的,是圓柱體和圓錐體的組合體)。圓柱體積算法是:
V=π×r×r×h(底面積乘以高)
當(dāng)圓柱的高為定量(一定)時,它的底面積與體積就成正比例關(guān)系。底面積擴(kuò)大若干倍時,體積也必然會隨之而擴(kuò)大相同的倍數(shù)。
現(xiàn)在,將用2領(lǐng)正方形席子橫的連起來合做的糧囤,來與一領(lǐng)正方形席子做的糧囤相比,高是不會改變的,但底面周長會要擴(kuò)大2倍(連接處重疊部分忽略不計的話)。而底面圓的周長與底面圓的半徑(或直徑),是成正比例關(guān)系的,故周長擴(kuò)大2倍后,底面半徑也必然會擴(kuò)大2倍。
底面圓的半徑與底面圓面積之間,雖然不存在正比例的關(guān)系。但是底面圓的面積與“半徑的平方”(r×r)卻成正比例。所以當(dāng)半徑(r)擴(kuò)大2倍以后,底面積就會擴(kuò)大
22=2×2=4(倍)
這就是說,底面周長擴(kuò)大2倍→底面半徑就會擴(kuò)大2倍→底面積就會擴(kuò)大4倍。
再接下去,當(dāng)?shù)酌娣e擴(kuò)大4倍以后,在圓柱體高不變的情況下,圓柱形糧囤的體積也必然會擴(kuò)大4倍。于是可知,原來只能裝2石5斗的糧囤,現(xiàn)在能盛米的數(shù)量就是
2石5斗×4=2.5石×4=10石
答:用2領(lǐng)作囤,一般可盛米10石。
【思考、練習(xí)】
1.想一想,用2領(lǐng)長方形席子圍成一糧囤,有多少種圍法?盛米量最大的是哪一種圍法?請在紙上畫出這種圍法。
2.若2領(lǐng)長方形席子的長都是4米,寬都是3米,用它們圍成的圓柱形糧囤,最大可盛米多少立方米?(不計搭口長度)(答案:約15.3立方米)(依據(jù):清代算題;編詩:陳鋼)