Thanksgiving – the Cheerleader’s Dilemma

感恩节

感恩节是美国、加拿大及许多其他国家庆祝丰收的节日。人们庆祝这个节日有历史、宗教和文化方面的原因,但如今它主要是家人团聚、共享丰盛美食的日子。

乔妮(Jony)是一名15岁的啦啦队队员。她希望自己看起来健康、有魅力。她或许有自己的理由想保持苗条,但她说,这样做是为了在比赛观众面前展现良好的形象。

乔妮和啦啦队的朋友达娜(Dana)、凯蒂(Katy)坐在一起聊天。橄榄球赛季快要开始了。自本学年开学以来,她们和其他女孩一直在练习啦啦队表演。她们对准备情况很满意,却有些担心即将到来的感恩节假期。

摄入过多的热量

乔妮:我奶奶住在多多维尔(Dodoville)。每年她都会举办感恩节家庭聚会。我们都很爱奶奶,她也很疼爱我们。这也是我见叔叔、阿姨和堂表兄弟姐妹的好机会。哎呀,奶奶做菜可好吃了!问题就在这里。传统的感恩节大餐总让我们吃得饱饱的。

达娜:是啊,我家也一样。我们根本停不下来。一方面饭菜太美味,另一方面奶奶总要确保我们的盘子装得满满的。

凯蒂:我也一样。不仅如此,感恩节当天和往返旅途的两天,我们都不会有什么体育活动。我们得想办法解决这个问题。去问问科学老师马克斯先生吧,一定有办法的。

三人去找马克斯先生,向他讲述了自己的担忧。

马克斯先生:其实很简单。你们必须让摄入的热量与消耗的热量保持平衡。你们有谁知道自己每天摄入和消耗多少热量?

乔妮:我有一个叫 Fitcal 的小设备,可以监测每天消耗的热量。数据显示我每天大约消耗2200千卡。上周我记录了吃过的所有食物,并计算其热量。平均摄入量也差不多是2200千卡,只相差几千卡。

达娜:我们担心的是,感恩节假期里活动会减少,吃得却会更多。

马克斯先生:你们估计会多摄入多少热量?

乔妮:别人家我不清楚,但我们当天还会吃早餐和晚间点心。下面是奶奶家一顿典型的感恩节大餐。

感恩节当天摄入的热量(近似值)
热量(千卡)
枫糖烤火鸡配肉汁 550
丰收米饭 250
土豆泥、培根、蘑菇等 400
填料 200
枫糖蔓越莓酱 200
果干馅和南瓜夹层派 400
玉米 100
餐包 200
午餐总计 2300
早餐、晚间点心和饮料 2000
全天总计 4300

马克斯先生:这样一天总共摄入4300千卡。既然你平时每天摄入2200千卡,那么感恩节当天就会多摄入 4300 − 2200 = 2100 千卡。

乔妮:前一天我们还会烧烤,后一天会吃一顿丰盛的早餐。不过这两天是旅途日,我可以控制摄入量,让每天总量保持在正常的2200千卡。达娜、凯蒂,你们呢?

达娜和凯蒂点头表示同意。

假期里不运动

马克斯先生:感恩节当天以及往返的两天,你们的体育活动都会很少。平时你们每天进行哪些活动?

乔妮:我每天步行往返学校,上体育课,还参加啦啦队训练。Fitcal 显示,这些活动一共消耗1000千卡。我想,剩下的1200千卡是在其他所有活动中消耗的,包括坐着和睡觉。

马克斯先生:也就是说,这三天你每天会少消耗1000千卡,总共少消耗3000千卡。

乔妮:对,而且我还会多摄入至少2100千卡。所以合起来就是5100千卡。

乔妮的朋友们说,她们面临的情况也差不多。

马克斯先生:今年的感恩节是11月25日。这里有三张图:(A)多摄入的热量,(B)运动量减少造成的热量消耗缺口,以及(C)A和B之和。我从11月19日开始绘制这些图。

新计划

体重48千克女性的活动与热量消耗(近似值)
坐着、站着或轻度活动 每小时60
跑步5公里 300
快步徒步/步行 每小时200
踢足球两小时 700

达娜:看来我们得想办法增加活动量。

马克斯先生:那么在这三天的感恩节旅行中,你们能做哪些运动?

乔妮:我会打电话给表兄汤姆,问问能不能在抵达当天一起徒步两小时,再跑5公里。

马克斯先生:11月24日,跑步加徒步总共会消耗700千卡。你还可以在社区和房子周围多走走,把当天运动消耗增加到1100千卡。

乔妮:11月25日,我会尽量组织所有堂表兄弟姐妹在早上踢两小时足球,午餐后再步行两小时。

马克斯先生:这样运动也能消耗1100千卡。

乔妮:11月26日回家后,我可以再跑5公里、步行两小时。这样一共是多少?

马克斯先生:那又是700千卡。旅途中也尽量活动一下,使总数达到800千卡。

达娜:我来算算乔妮在11月24、25、26日的这些运动能补回多少热量缺口。合计为 1100 + 1100 + 800 = 3000 千卡。原来的额外热量负担是5100千卡,也就是说,她还需要再消耗2100千卡。

凯蒂:我有个建议。在11月24日之前的五天里,我们每天在啦啦队训练后再跑5公里。

乔妮:好啊!那就能额外消耗 300 × 5 = 1500 千卡。11月27日和28日我们也可以照做,再消耗600千卡。

马克斯先生绘制了图D,表示11月19日至28日每天额外消耗的热量。注意,这些都是在平时日常活动之外增加的运动。乔妮按照计划执行了。许多其他啦啦队队员也在训练后参加5公里跑步,还有一些人决定节食。

挑战

要使这个计划奏效,表示多摄入热量与运动消耗缺口之和的曲线C,必须被曲线D所代表的额外运动消耗抵消。可是,C和D两条曲线看起来很不一样,我们怎么能确定它们相互抵消呢?

关键是要问:C和D在各天所表示的热量加起来,是否是同一个数?这个概念叫作“曲线下面积”(Area Under the Curve),你们以后会在微积分中进一步学习。即使还没有学过微积分,也值得读一读《约翰尼和萨拉的家》这篇故事。 《约翰尼和萨拉的家》

这里,我们先把11月19日至28日曲线C每天的热量列成表格,再把这些数值相加。然后对曲线D重复同样的步骤。如果两列的总和相同,就说明D所表示的额外消耗足以抵消C所表示的额外热量负担。

热量(千卡)
11月日期 C D
19 0 300
20 0 300
21 0 300
22 0 300
23 0 300
24 1000 1100
25 3100 1100
26 1000 800
27 0 300
28 0 300
合计 5100 5100

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感恩节

感恩节是美国、加拿大及许多其他国家庆祝丰收的节日。人们庆祝这个节日有历史、宗教和文化方面的原因,但如今它主要是家人团聚、共享丰盛美食的日子。

乔妮(Jony)是一名15岁的啦啦队队员。她希望自己看起来健康、有魅力。她或许有自己的理由想保持苗条,但她说,这样做是为了在比赛观众面前展现良好的形象。

乔妮和啦啦队的朋友达娜(Dana)、凯蒂(Katy)坐在一起聊天。橄榄球赛季快要开始了。自本学年开学以来,她们和其他女孩一直在练习啦啦队表演。她们对准备情况很满意,却有些担心即将到来的感恩节假期。

摄入过多的热量

乔妮:我奶奶住在多多维尔(Dodoville)。每年她都会举办感恩节家庭聚会。我们都很爱奶奶,她也很疼爱我们。这也是我见叔叔、阿姨和堂表兄弟姐妹的好机会。哎呀,奶奶做菜可好吃了!问题就在这里。传统的感恩节大餐总让我们吃得饱饱的。

达娜:是啊,我家也一样。我们根本停不下来。一方面饭菜太美味,另一方面奶奶总要确保我们的盘子装得满满的。

凯蒂:我也一样。不仅如此,感恩节当天和往返旅途的两天,我们都不会有什么体育活动。我们得想办法解决这个问题。去问问科学老师马克斯先生吧,一定有办法的。

三人去找马克斯先生,向他讲述了自己的担忧。

马克斯先生:其实很简单。你们必须让摄入的热量与消耗的热量保持平衡。你们有谁知道自己每天摄入和消耗多少热量?

乔妮:我有一个叫 Fitcal 的小设备,可以监测每天消耗的热量。数据显示我每天大约消耗2200千卡。上周我记录了吃过的所有食物,并计算其热量。平均摄入量也差不多是2200千卡,只相差几千卡。

达娜:我们担心的是,感恩节假期里活动会减少,吃得却会更多。

马克斯先生:你们估计会多摄入多少热量?

乔妮:别人家我不清楚,但我们当天还会吃早餐和晚间点心。下面是奶奶家一顿典型的感恩节大餐。

感恩节当天摄入的热量(近似值)
热量(千卡)
枫糖烤火鸡配肉汁 550
丰收米饭 250
土豆泥、培根、蘑菇等 400
填料 200
枫糖蔓越莓酱 200
果干馅和南瓜夹层派 400
玉米 100
餐包 200
午餐总计 2300
早餐、晚间点心和饮料 2000
全天总计 4300

马克斯先生:这样一天总共摄入4300千卡。既然你平时每天摄入2200千卡,那么感恩节当天就会多摄入 4300 − 2200 = 2100 千卡。

乔妮:前一天我们还会烧烤,后一天会吃一顿丰盛的早餐。不过这两天是旅途日,我可以控制摄入量,让每天总量保持在正常的2200千卡。达娜、凯蒂,你们呢?

达娜和凯蒂点头表示同意。

假期里不运动

马克斯先生:感恩节当天以及往返的两天,你们的体育活动都会很少。平时你们每天进行哪些活动?

乔妮:我每天步行往返学校,上体育课,还参加啦啦队训练。Fitcal 显示,这些活动一共消耗1000千卡。我想,剩下的1200千卡是在其他所有活动中消耗的,包括坐着和睡觉。

马克斯先生:也就是说,这三天你每天会少消耗1000千卡,总共少消耗3000千卡。

乔妮:对,而且我还会多摄入至少2100千卡。所以合起来就是5100千卡。

乔妮的朋友们说,她们面临的情况也差不多。

马克斯先生:今年的感恩节是11月25日。这里有三张图:(A)多摄入的热量,(B)运动量减少造成的热量消耗缺口,以及(C)A和B之和。我从11月19日开始绘制这些图。

新计划

体重48千克女性的活动与热量消耗(近似值)
坐着、站着或轻度活动 每小时60
跑步5公里 300
快步徒步/步行 每小时200
踢足球两小时 700

达娜:看来我们得想办法增加活动量。

马克斯先生:那么在这三天的感恩节旅行中,你们能做哪些运动?

乔妮:我会打电话给表兄汤姆,问问能不能在抵达当天一起徒步两小时,再跑5公里。

马克斯先生:11月24日,跑步加徒步总共会消耗700千卡。你还可以在社区和房子周围多走走,把当天运动消耗增加到1100千卡。

乔妮:11月25日,我会尽量组织所有堂表兄弟姐妹在早上踢两小时足球,午餐后再步行两小时。

马克斯先生:这样运动也能消耗1100千卡。

乔妮:11月26日回家后,我可以再跑5公里、步行两小时。这样一共是多少?

马克斯先生:那又是700千卡。旅途中也尽量活动一下,使总数达到800千卡。

达娜:我来算算乔妮在11月24、25、26日的这些运动能补回多少热量缺口。合计为 1100 + 1100 + 800 = 3000 千卡。原来的额外热量负担是5100千卡,也就是说,她还需要再消耗2100千卡。

凯蒂:我有个建议。在11月24日之前的五天里,我们每天在啦啦队训练后再跑5公里。

乔妮:好啊!那就能额外消耗 300 × 5 = 1500 千卡。11月27日和28日我们也可以照做,再消耗600千卡。

马克斯先生绘制了图D,表示11月19日至28日每天额外消耗的热量。注意,这些都是在平时日常活动之外增加的运动。乔妮按照计划执行了。许多其他啦啦队队员也在训练后参加5公里跑步,还有一些人决定节食。

挑战

要使这个计划奏效,表示多摄入热量与运动消耗缺口之和的曲线C,必须被曲线D所代表的额外运动消耗抵消。可是,C和D两条曲线看起来很不一样,我们怎么能确定它们相互抵消呢?

关键是要问:C和D在各天所表示的热量加起来,是否是同一个数?这个概念叫作“曲线下面积”(Area Under the Curve),你们以后会在微积分中进一步学习。即使还没有学过微积分,也值得读一读《约翰尼和萨拉的家》这篇故事。 《约翰尼和萨拉的家》

这里,我们先把11月19日至28日曲线C每天的热量列成表格,再把这些数值相加。然后对曲线D重复同样的步骤。如果两列的总和相同,就说明D所表示的额外消耗足以抵消C所表示的额外热量负担。

热量(千卡)
11月日期 C D
19 0 300
20 0 300
21 0 300
22 0 300
23 0 300
24 1000 1100
25 3100 1100
26 1000 800
27 0 300
28 0 300
合计 5100 5100

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