林晓曦那日的“提醒”如同一阵阴冷的风,吹过便散了,并未在林焱心头留下太多痕迹。他如今的心思,大半都扑在了夯实基础上,尤其是那些愈发深奥的经义,常常让他抓耳挠腮,只觉先贤们说话太过含蓄迂回,一个字眼背后能藏八百个心眼子。
相比之下,算术课便成了他难得的、可以稍微喘口气的时光。
这日负责乙班算术的是另一位姓孙的夫子,年纪比李夫子稍轻,脾气却有些急躁,最见不得学生愚钝。许是临近新年,想考较一下学生们的水平,他今日出的题目,明显超出了乙班平日所学,带着几分刁难的意味。
“今有堤坝,下广丈二,上广八尺,高丈五,纵十二丈。秋汛将至,需加固,于坝顶增筑三尺,仍为梯形,坡度不变。问需增筑土方几何?”孙夫子念完题目,目光扫过底下,见大多数学生都皱起了眉头,暗自点头,要的就是这个效果。“此题涉及勾股、体积计算,尔等仔细思量,限时半柱香。”
教室里顿时响起一片细微的抽气声和纸张翻动的窸窣声。学生们纷纷拿出算筹,或者直接在草稿纸上画起堤坝的剖面图,开始计算。坡度不变?那新坝顶的宽度是多少?需要先求出坡度,再根据新增高度算出新顶宽,然后分别计算新旧堤坝体积相减……步骤繁琐,计算量不小。
方运也微微蹙眉,取出算筹,手指飞快地拨动起来,发出清脆的碰撞声,神情专注。
林焱听着题目,心里却差点笑出声。这不就是求梯形柱体体积,然后按比例缩放吗?对他来说,简直是小学数学应用题水平。他甚至懒得去画那复杂的剖面图,直接在心里列式。
原坝体体积:V1 = (1/2) * (上广 + 下广) * 高 * 纵 = (1/2) * (0.8 + 1.2) * 1.5 * 12 (单位:丈)
新增部分,坡度不变,意味着新增部分也是一个相似的小梯形柱体,高度是0.3丈。相似图形体积比等于对应边长比的立方?不,对于柱体,体积比就是底面积比,而相似梯形的面积比等于对应边长的平方比。新增高度0.3丈是原高1.5丈的五分之一,所以新增部分的顶宽、底宽都是原对应宽度的五分之一?不对,坡度不变,意味着(下广-上广)/高 是定值。先求出这个坡度值 k = (1.2 - 0.8) / 1.5 = 0.4 / 1.5 = 4/15。
那么新增0.3丈后,新的下广不变(因为是坝底),新的上广 = 原上广 + k * 新增高度?不对,加固是在坝顶,所以是坝顶宽度变化,设新增部分自身的上广为0
林焱脑子转得飞快,瞬间理清关系:将新增部分看作一个独立的梯形柱体,它的“下广”就是原坝顶宽度0.8丈,它的“上广”是新的坝顶宽度,它的高是0.3丈,它的纵长是12丈。坡度不变,意味着 (新上广 - 0.8) / 0.3 = k = 4/15。所以 新上广 = 0.8 + (4/15)*0.3 = 0.8 + 0.08 = 0.88 丈。
那么新增土方体积 V2 = (1/2) * (0.8 + 0.88) * 0.3 * 12 = (1/2) * 1.68 * 0.3 * 12 = 0.84 * 0.3 * 12 = 0.252 * 12 = 3.024 (立方丈)。
整个过程在他脑中电光火石般完成,甚至他还心算验证了一遍。而此时,香才燃烧了不到三分之一。
不少学生还在和坡度纠缠,算筹拨弄得噼啪作响,眉头拧成了疙瘩。孙夫子背着手在过道间踱步,看着学生们苦恼的样子,嘴角甚至带着一丝不易察觉的得意。
林焱犹豫了一下,觉得直接说出答案似乎太扎眼,便拿起毛笔,在草稿纸上工工整整地写下了计算过程和新土方数:叁丈零贰斗肆升。
他刚放下笔,孙夫子恰好踱到他身边,目光随意地往他桌上一扫,本欲掠过,却猛地定住了。他俯下身,仔细看着林焱那清晰简洁的步骤,尤其是利用坡度定值直接求出新顶宽,再计算新增体积的思路,完全跳过了先求总体积再相减的繁琐过程,眼睛瞬间瞪大了。
“你……”孙夫子指着林焱的草稿纸,声音带着惊疑,“你是如何想到的?为何不先求原坝体积与新坝总体积?”
林焱站起身,老实回答:“回夫子,学生觉得,既然只问增筑土方,直接计算新增部分体积即可。坡度不变,新增部分与原坝顶部形状相似,只需按比例求出新增部分的顶宽,便可直接计算。”
“相似?比例?”孙夫子咀嚼着这两个词,眼中精光连闪。这思路何其清晰!直达本质,省去了大量无用功!他执教多年,还是第一次见学生用如此巧妙的方法解这类题目。
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