Внеклассное мероприятие по математике Математические фокусы

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
Средняя общеобразовательная школа № 6 им. Ц.Л.Куникова г.Туапсе
Разработка внеклассного мероприятия
по математике
«Математические фокусы»
Составитель:
Калинникова Алина Юрьевна
учитель математики

Цель: развивать творческие начала личности, артистические способности, стимулировать потребность в творческом самовыражении,
-способствовать концентрации внимания и активизации учащихся на уроках математики.
Оборудование : карточки с цифрами, монеты, спички ,геометрические фигуры, веревка.
Вступительное слово : Магия фокуса способна разбудить сонных, растормошить ленивых, заставить думать тугодумов. Ведь не разгадав секрета фокуса, невозможно понять и оценить всей его прелести. А секрет фокуса чаще всего имеет математическую природу.
Фокусы, как  средства обучения, редко используются в учебном процессе. Применение их на уроках математики и во внеклассной работе продолжают развитие логического мышления, пространственного воображения, умения нестандартно мыслить, а также повышают интерес к предмету.Фокус – это искусный трюк, основанный на обмане зрения при помощи ловких и быстрых приемов.Первые фокусы появились еще на заре человечества. Древний человек пытался осмыслить и понять окружающий мир, разгадать его тайны. Темные, неграмотные массы считали фокусы проявлением сверхъестественных сил богов или дьявола. До наших дней сохранился древнеегипетский папирус, рассказывающий о бродячем артисте, который поразил своими фокусами фараона Хуфу. Это было около 2900 года до нашей эры. Одними из первых профессиональных фокусников были жрецы – посредники между людьми и богами. В их руках находилось все, в том числе и гениальные изобретения современников, неизвестные и непонятные многочисленной пастве. А не правильно понятые явления пополняли свой запас мистических представлений. Все, что было недоступно разуму, все, что пугало таинственностью, казалось проявлением каких-то неведомых сил.  Уже тогда жрецы разжигали на жертвеннике огонь, и тяжелые двери храма медленно раскрывались сами собой, а в клубах дыма появлялись величественные фигуры. Секрет был прост. Под жертвенниками был спрятан небольшой медный котел с водой. От огня вода закипала, и пар приводил в движение несложный механизм, открывавший двери.В средние века суеверное духовенство стало сжигать на костре фокусников как союзников дьявола. С тех пор прошли сотни лет. Выступления фокусников давно утратили налет таинственности, стали просто блестящей демонстрацией изобретательность и ловкости человека. Новые открытия математики, физики, химии и других наук всегда немедленно брались на вооружение. Они были по ту, невидимую, сторону фокуса, а их присутствие тщательно охранялось.От зрителей фокус всегда скрыт наполовину: они знают  о существовании той, тайной, половины, но представляют ее себе как нечто нереальное, непостижимое. Это обратная сторона фокуса основывается либо на ловкости рук, либо на разнообразных вспомогательных приспособлениях. Многие их них к тому же основаны на разных математических, физических и химических законах, хотя кажется, что они, наоборот, нарушают все общеизвестные законы.Математические фокусы – это наблюдаемые эксперименты, основанные на математике, на свойствах фигур и чисел, обличенные в несколько экстравагантную форму. В них изящество математических построений соединяется с занимательностью.Математические фокусы являются своеобразной демонстрацией математических закономерностей. Если при учебном изложении стремятся к возможно большему раскрытию идеи, то здесь для достижения эффективности и занимательности, наоборот, как можно хитрее маскируют суть дела. Именно поэтому вместо отвлеченных чисел так часто используются различные предметы или наборы предметов связанные с числами.Удивительное не рождается в пустоте. Оно, движимое фантазией человека, всегда вырастает из уже известного.Успех каждого фокуса зависит от хорошей подготовки и тренировки, от легкости исполнения каждого номера, точного расчета, умелого владения приемами, необходимыми для проведения фокуса. Такие фокусы производят большое впечатление на зрителей и увлекают их.
Миллионы людей во всех частях света увлекаются математическими фокусами, которые являются очень своеобразной формой демонстрации математических закономерностей. И это не удивительно. “Гимнастика ума” полезна в любом возрасте, она тренируют память, обостряют сообразительность, вырабатывают настойчивость, способность логически мыслить, анализировать и сопоставлять.
Еще в Древней Элладе без игр не мыслилось гармоническое развитие личности. И игры древних не были только спортивными. Наши предки знали шахматы и шашки, не чужды им были ребусы и загадки. Таких игр во все времена не чуждались ученые, мыслители, педагоги. Они и создавали их. С древних времен известны головоломки Пифагора и Архимеда, русского флотоводца С.О. Макарова и американца С. Лойда.
На огромную познавательную и воспитательную ценность интеллектуальных игр неоднократно указывали К.Д. Ушинский, А.С. Макаренко, А.В. Луначарский. Среди тех, кто увлекался ими, были К.Э. Циолковский, К.С. Станиславский, И.Г. Эренбург и многие другие выдающиеся люди.
Отдельно хочется отметить американского математика, фокусника, журналиста, писателя и популяризатора науки Мартина Гарднера (Gardner).
Он родился 21 октября 1914 г. Окончил математический факультет Чикагского университета. Основатель (середина 50-х гг.), автор и ведущий (до 1983) рубрики "Математические игры" журнала «ScientificAmerican» ("В мире науки"). От этого талантливого учёного и популяризатора науки читатели узнают о флексагонах, математических фокусах, поиске фальшивых монет, проблеме 3х+1, парадоксе узника и, конечно же, об изобретённой Джоном Конуэем игре "Жизнь", компьютерную модель которой хотя бы один раз создавали все, кто учился программированию. Гарднер трактует занимательность как синоним увлекательного, интересного в познании, но чуждого праздной развлекательности. Среди произведений Гарднера есть философские эссе, очерки по истории математики, математические фокусы и «комиксы», научно-популярные этюды, научно-фантастические рассказы, задачи на сообразительность.
Особую популярность снискали статьи и книги Гарднера по занимательной математике. В нашей стране было издано семь книг Мартина Гарднера, которыеувлекают читателя и подталкивают к самостоятельным исследованиям«Гарднеровский» стиль характеризуют доходчивость, яркость и убедительность изложения, блеск и парадоксальность мысли, новизна и глубина научных идей.
Ход мероприятия :Выходят подготовленные «фокусники » и показывают свое мастерство.
Фокус “Феноменальная память”.
Для проведения этого фокуса необходимо заготовить много карточек, на каждой из которых поставить ее номер (двузначное число) и записать семизначное число по особому алгоритму. “Фокусник” раздает карточки участникам и объявляет, что он запомнил числа, записанные на каждой карточке. Любой участник называет номер каточки, а фокусник, немного подумав, говорит, какое на этой карточке записано число. Разгадка данного фокуса проста: чтобы назвать число “фокусник” проделывает следующие действия – прибавляет к номеру карточки число 5, переворачивает цифры полученного двузначного числа, затем каждая следующая цифра получается сложением двух последних, если получается двузначное число, то берется цифра единиц. Например: номер карточки – 46. Прибавим 5, получим 51, переставим цифры – получим 15, будем складывать цифры, следующая – 6, затем 5+6=11, т. е. возьмем 1, потом 6+1=7, дальше цифры 8, 5. Число на карточке: 1561785.
Фокус “Угадать задуманное число”.
Фокусник предлагает кому-нибудь из учащихся написать на листе бумаги любое трехзначное число. Далее приписать к нему это же число еще раз. Получится шестизначное число. Передать лист соседу, пусть он разделит это число на 7. Передать листочек дальше, пусть следующий ученик разделит полученное число на 11. Снова передать результат дальше, следующий ученик пусть разделит полученное число на 13. Затем передать листочек “фокуснику”. Он может назвать задуманное число.
Разгадка фокуса:
Когда мы к трехзначному числу приписали такое же число, то мы тем самым умножили его на 1001, а затем, разделив последовательно на 7, 11, 13, мы разделили его на 1001, то есть получили задуманное трехзначное число.
Фокус “Угадать зачеркнутую цифру”.
Пусть кто-либо задумает какое-нибудь многозначное число, например, число 847. Предложите ему найти сумму цифр этого числа (8+4+7=19) и отнять ее от задуманного числа. Получится: 847-19=828. в том числе, которое получится, пусть он зачеркнет цифру – безразлично какую, и сообщит вам все остальные. Вы немедленно назовете ему зачеркнутую цифру, хотя не знаете задуманного числа и не видели, что с ним проделывалось.
Выполняется это очень просто: подыскивается такая цифра, которая вместе с суммою вам сообщенных цифр составила бы ближайшее число, делящееся на 9 без остатка. Если, например, в числе 828 была зачеркнута первая цифра (8) и вам сообщили цифры 2 и 8, то, сложив 2+8, вы соображаете, что до ближайшего числа, делящегося на 9, т. е. до 18 – не хватает 8. Это и есть зачеркнутая цифра.
Почему так получается?
Потому что если от какого-либо числа отнять сумму его цифр, то останется число, делящееся на 9 без остатка, иначе говоря такое, сумма цифр которого делится на 9. В самом деле, пусть в задуманном числе а – цифра сотен, в – цифра десятков, с – цифра единиц. Значит всего в этом числе единиц 100а+10в+с. Отнимая от этого числа сумму цифр (а+в+с), получим: 100а+10в+с-(а+в+с)=99а+9в=9(11а+в), т. е. число, делящееся на 9. При выполнении фокуса может случиться, что сумма сообщенных вам цифр сама делится на 9, например 4 и 5.Это показывает, что зачеркнутая цифра либо 0, либо 9.Тогда вы должны ответить: 0 или 9.
Фокус “У кого какая карточка?”.
Для проведения фокуса необходим ассистент. На столе лежат три карточки с оценками: “3”, “4”, “5”. Три человека подходят к столу и каждый берет одну из карточек и показывает ее ассистенту “фокусника”. “Фокусник”, не глядя, должен угадать кто что взял. Ассистент говорит ему: “Угадывай” и “фокусник” называет у кого какая карточка.
Разгадка фокуса:
Рассмотрим возможные варианты. Карточки могут располагаться следующим образом: 3, 4, 5 4, 3, 5 5, 3, 4
3, 5, 4 4, 5, 3 5, 4, 3
Так как ассистент видит, какую карточку взял каждый человек, то он будет помогать “фокуснику”. Для этого нужно запомнить 6 сигналов. Пронумеруем шесть случаев:
Первый – 3, 4, 5
Второй – 3, 5, 4
Третий – 4, 3, 5
Четвертый – 4, 5, 3
Пятый – 5, 3, 4
Шестой – 5, 4, 3
Если случай первый, то ассистент говорит: “Готово!”
Если случай второй – то: “Так, готово!”
Если случай третий – то: “Угадывай!”
Если четвертый – то: “Так, угадывай!”
Если пятый – то: “Отгадывай!”
Если шестой – то: “Так, отгадывай!”.
Таким образом, если вариант начинается с цифры 3, то “Готово!”, если с цифры 4, то “Угадывай!”, если с цифры 5, то “Отгадывай!”, а карточки учащиеся берут по очереди.
Фокус “Любимая цифра”.
Любой из присутствующих задумывает свою любимую цифру. Фокусник предлагает ему выполнить умножение числа 15873 на любимую цифру, умноженную на 7. Например, если любимая цифра 5, то пусть умножит на 35. Получится произведение, записанное только любимой цифрой. Возможен и второй вариант: умножить число 12345679 на любимую цифру, умноженную на 9, в нашем случае это число 45. Объяснение этого фокуса достаточно простое: если умножить 15873 на 7, то получится 111111, а если умножить 12345679 на 9, то получится 111111111.
Фокус “Угадать задуманное число, ничего не спрашивая”.
Фокусник предлагает учащимся следующие действия:
Первый ученик задумывает какое-нибудь двузначное число, второй – приписывает к нему справа и слева такое же число, третий – делит полученное шестизначное число на 7, четвертый – на 3, пятый – на 13, шестой – на 37 и передает свой ответ задумавшему, который видит, что к нему вернулось его число. Секрет фокуса: если к любому двузначному числу приписать справа и слева такое же число, то двузначное число при этом увеличится в 10101 раз. Число 10101 равно произведению чисел 3, 7, 13 и 37, поэтому после деления мы и получаем задуманное число.
Конкурс болельщиков – “Веселый счет”. От каждой команды приглашается представитель. На доске две таблицы, на которых в беспорядке отмечены числа от 1 до 25. По сигналу ведущего учащиеся должны найти на таблице все числа по порядку, кто это сделает быстрее, тот и выиграл.
Фокус “Число в конверте”
Фокусник пишет на бумажке число 1089, вкладывает бумажку в конверт и заклеивает его. Предлагает кому-нибудь, дав ему этот конверт, написать на нем трехзначное число такое, чтобы крайние цифры в нем были различны и отличались бы друг от друга больше, чем на 1. Пусть затем он поменяет местами крайние цифры и вычтет из большего трехзначного числа меньшее. В результате пусть он снова переставит крайние цифры и получившееся трехзначное число прибавит к разности двух первых. Когда он получит сумму, фокусник предлагает ему вскрыть конверт. Там он найдет бумажку с числом 1089, которое у него и получилось.

Фокус “Угадывание дня, месяца и года рождения”
Фокусник предлагает учащимся выполнить следующие действия: “Умножьте номер месяца, в котором вы родились, на 100, затем прибавьте день рождения, результат умножьте на 2, к полученному числу прибавьте 2, результат умножьте на 5, к полученному числу прибавьте 1, к результату припишите 0, к полученному числу прибавьте еще 1 и, наконец, прибавьте число ваших лет. После этого сообщите, какое число у вас получилось”. Теперь “фокуснику” осталось от названного числа отнять 111, а потом остаток разбить на три грани справа налево по две цифры. Средние две цифры обозначают день рождения, первые две или одна – номер месяца, а последние две цифры – число лет, зная число лет, фокусник определяет год рождения.
Фокус “Угадать задуманный день недели”.
Пронумеруем все дни недели: понедельник – первый, вторник – второй и т. д. Пусть кто-нибудь задумает любой день недели. Фокусник предлагает ему следующие действия: умножить номер задуманного дня на 2, к произведению прибавить 5, полученную сумму умножить на 5, к полученному числу приписать в конце 0, результат сообщить фокуснику. Из этого числа он вычитает 250 и число сотен будет номером задуманного дня. Разгадка фокуса: допустим, задуман четверг, то есть 4 день. Выполним действия: ((4×2+5)*5)*10=650, 650 – 250=400.
Фокус “Угадать возраст”.
Фокусник предлагает кому-нибудь из учащихся умножить число своих лет на 10, затем любое однозначное число умножить на 9, из первого произведения вычесть второе и сообщить полученную разность. В этом числе “фокусник” должен цифру единиц сложить с цифрой десятков – получится число лет.
Фокус «Угадывание суммы»
Показывающий поворачивается спиной к зрителям, а в это время кто-нибудь из них бросает на стол три кости. Затем зрителя просят сложить три выпавших числа, взять любую кость и прибавить число на нижней грани к только что полученной сумме. Потом снова бросить эту же кость и выпавшее число опять прибавить к сумме. Показывающий обращает внимание зрителей на то, что ему никоем образом не может быть известно, какую из трех костей бросили дважды, затем собирает кости, встряхивает их в руке и тут же правильно называет конечную сумму.Объяснение. Прежде чем собрать кости, показывающий складывает числа, обращенные к вверху. Добавив к полученной сумме, семерку, он находит конечную сумму.
Фокус «Пятнышки на гранях»
Фокусник приглашает тайно бросить на стол три игральных кубика, сблизить их в один ряд, и обещает угадать число пятнышек, объявившихся  на верхней грани первого, второго и третьего кубиков. Предварительно он просит написать эти числа подряд и приписать еще три числа, определяемые количеством пятнышек на нижних гранях кубиков, в том же порядке их следования. Образуется шестизначное число. Фокусник предлагает разделить это число на 111 и сообщить ему частное.Например, пусть картинка верхних граней брошенных кубиков такова, как показано на рисунке.

С приписанными числами (из нижней грани) образовалось число 351426. Разделим на 111 и сообщим фокуснику результат: 3166. фокусник заявляет: объявившиеся на верхних гранях кубиков числа 3, 5 и 1.Объяснение. Для данного фокуса необходимо всегда использовать кубики, сумма чисел на противоположных гранях которых равна 7. Из объявленного числа фокусник всегда вычитает 7, разность делит на 9. В частном получится трехзначное число, цифры которого – искомые (в данном примере 3, 5 и 1). Привлекая алгебраическую форму записи числа, образующееся шестизначное число с цифрами а, в, с, 7 – а, 7 – в, 7 – с, запишем какN = 105а + 104в + 103с + 102(7 – а) + 101(7 – в) + 100(7 – с) == 105а + 104в + 103с + 102(7 – а) + 10(7 – в) + (7 – с).Дальнейшие действия: (N: 111 – 7): 9 приводят фокусника к числу 100а + 10в + с(убедитесь сами!), цифры которого – а, в и с. Поэтому угадывание будет безошибочным всегда.
Фокус «Сколько выпало очков?»Отвернувшись, предложите кому-нибудь подбросить два кубика, на каждой из шести граней который написано по одной цифре от 1 до 6. Затем попросите к двойному числу очков верхней грани второго кубика. По объявленному результату вы сразу же можете назвать число очков, находящихся на верхней грани каждого из кубиков.Объяснение. Надо из объявленного числа вычесть 25, тогда первая цифра полученной разности будет числом очков, выпавшим на первом кубике, а вторая – числом очков, выпавшим на втором кубке.Например. Пусть при бросании двух кубиков выпали очки 2 и 4. Проделывая последовательно предложенные арифметические действия, в результате мы получим(2 × 2 + 5) × 5 + 4 – 25 = 24,Откуда видно, что первая цифра числа 24 есть число очков, выпавших на одном кубике, а вторая цифра – цифра 4 – число очков, выпавших на другом кубике.Пусть в результате бросания двух кубиков числа выпавших на кубиках очков соответственно равны а и в. Умножая число а на 2 и прибавляя 5, получим число 2а + 5, умножая это число на 5, имеем число 10а + 25, прибавив к нему число в и вычитая 25, имеем число
откуда следует, что первая цифра есть число очков, выпавших на первом кубике, а вторая цифра есть число очков, выпавших на втором кубике.
Фокус «Кости и спички»
Показывающий, повернувшись спиной к зрителям, просит их составить столбиком три игральные кости, затем сложить числа на двух соприкасающихся гранях верхней и средней костей, потом прибавить к полученному результату сумму чисел на соприкасающихся гранях средней и нижней костей, наконец, прибавить к последней сумме еще число на нижней кости. В заключение столбик накрывается платком. Теперь показывающий поворачивается к зрителям и вынимает из кармана горсть спичек, количество которых оказывается равным сумме, найденной зрителем при сложении пяти чисел на гранях кубиков.Объяснение. Как только зритель сложит свои числа, показывающий на мгновение поворачивает голову через плечо якобы для того, чтобы попросить зрителя  накрыть столбик платком. В самом же деле он в это время успевает заметить цифру на верхней грани верхнего кубика. Допустим, это шестерка. В кармане всегда должна быть 21 спичка. Захватив все свои спички, показывающий, вынимая руку из кармана, роняет шесть из них обратно. Иными словами, он вытаскивает все спички без стольких, какова цифра наверху столбика. Это число спичек и дает сумму цифр на пяти гранях.
Фокус «Кубик и платок»
Исполнитель выносит в руках кубик размером 10×10×10 см, склеенный из картона, и показывает его со всех сторон зрителям. И те видят, что на одной его грани черной тушью нарисованы пять очков, а остальные грани – чистые. Фокусник накрывает этот кубик непрозрачным платком, сдергивает платок и вновь демонстрирует кубик. Теперь на одной из его граней черной тушью оказываются нарисованы шесть очков, а остальные пять граней – чистые.Объяснение. Секрет выполнения этого трюка из рисунка – на двух смежных гранях этого кубика черной тушью нарисованы пятерка и шестерка, а к ребру кубика, расположенному между этими двумя гранями, приклеена картонная створка, выполненная из того же материала, что и кубик.

Она непременно закрывает то одну, то другую грань. Конечно, если исполнитель достаточно хорошо освоит технику поворота кубика, то фокус можно проводить и без платка. Тогда фокус выглядит эффективнее, но выполняется он сложнее.
Фокус «Кубик, шляпа и платок»
Фокусник выходит на сцену в шляпе и несет в руке игральный кубик размером 8×8×8 см. Снимает шляпу и кладет ее на столе отверстием вверх. Показывает еще раз кубик со всех сторон, после чего кладет его на стол. Достает из кармана широкий непрозрачный платок и накрывает им кубик, лежащий на столе. Под платком, разумеется, вырисовываются очертания кубика. Фокусник ставит на него шляпу, лежащую на столе (также отверстием вверх), делает магический пасс, поднимает шляпу и выкатывает из нее кубик. Быстро надевает шляпу, сдвигает платок – под ним ничего нет. У зрителей создается впечатление, будто лежавший на столе кубик прошел сквозь платок и оказался в шляпе.Объяснение. Кубик, вынесенный фокусником, был не совсем обычным. На него был надвинут футляр

При этом футляр не имеет одной грани (вместо этой грани существует отверстие, в которое вдвигается кубик); вторая грань, смежная с первой, в точности совпадает по рисунку с одной из граней кубика; четыре же оставшиеся  грани в точности совпадают с декоративными окружностями, нарисованными на всех гранях кубика. Что касается граней кубика, то внутри декоративных (нарисованных) окружностей на всех его гранях располагаются нарисованные очки – то или иное их количество для каждой грани кубика. Теперь, наверно, понятно, что под платком на стол кладется не сам кубик, а футляр, присеем расположенный той стороной к зрителям, которая неотличима от соответствующей грани кубика. Разберем как кубик оказывается внутри шляпы фокусника. Перед выходом на сцену фокусник вдвигает кубик  футляр, а зрителям издалека кажется, будто кубик – самый обычный. Однако, когда фокусник водит рукой, удерживающий футляр с кубиком, по воздуху над лежащие на столе шляпой, он слегка ослабляет нажим пальцев, и кубик выпадает из футляра в шляпу. В этот момент футляр должен быть развернут к зрителям той гранью, которая в точности совпадает с соответствующей гранью кубика. Футляр из-под платка исчезает следующим образом. К одному из ребер футляра прикрепляется одним концом отрезок рыболовной лески с рыболовным крючком на конце. Когда фокусник помещает футляр на столе, собираясь накрыть его платком, он цепляет этот рыболовный крючок за скатерть на столе; когда же фокусник сдвигает платок, он смахивает футляр со столика, и тот повисает на противоположной от зрителя стороне столика, а зрителям кажется, будто «кубик» и в самом деле исчез. Зрители не должны заметь рыболовного крючка во время показа футляра с «заряженным» внутри его кубиком. Надо зажимать крючок между пальцами руки, удерживающей футляр с кубиком.
Фокус «Часы и игральная кость»
Показывающий отворачивается от стола, а в это время зритель бросает кость  и задумывает какое-нибудь число (желательно не больше 50, чтобы не затягивать фокус). Допустим, это 19. Далее зритель начинает притрагиваться к числам на циферблате, начав с числа, указанного игральной костью, и двигаясь почасовой стрелке. Число на которое придется последнее 19-е касание, записывается. Затем он снова делает 19 прикосновений, но уже в направлении, обратном движению часовой стрелки, отсчитывая их с той же цифры, что и в предыдущей раз. Число, на которое придется последнее прикосновение, опять записывается. Оба записанных числа складываются, и сумма их называется слух. После этого показывающий сразу называет число, выпавшее на игральной кости.Объяснение. Два результата, которые нужно сложить, располагаются на циферблате симметрично относительно диаметра, проходящего через начало отсчета (указанное игральной костью). Так как шкала часов равномерна, то сумма результатов равна удвоенному числу в начале отсчета, если заменить при этом 12 на нуль, 11 – на 1 и т.д., а это означает, что если результат больше 12, то из него вычесть 12, а затем полученную разность разделить пополам. Если названная сумма меньше или равна 12, то для получения ответа нужно просто разделить ее на 2. Если же сумма больше 12, то показывающий сначала вычитает из нее 12, а затем уже делит остаток на 2.
Магия фокуса способна разбудить сонных, растормошить ленивых, заставить думать.