1.寫在前面的話
老師給咚咚一個任務,要他從班上其他50個小朋友中挑選出45個小朋友出來組成一個5×9的方陣,機智的咚咚并沒有直接真的去1、2、3……一直數到45,而是直接找了5個小朋友先不參加這個活動,并安慰他們不要難過,大夏天在外面排方陣很熱的(這些都是虛構瞎編的~),然后就對老師說,剩下的小朋友就是參加活動的。老師情不自禁夸獎他:“咚咚,你可真機智”。這個故事雖然有點假,但是故事中的主角咚咚在完成老師交給他的任務時,卻用到了一種小學里常用的數學思想——反面考慮。當一個問題從正面做比較復雜棘手時,不妨停下來換個角度想一下,或許她的反面會簡單很多。
說到數學思想與方法,除了反面考慮之外,還有很多其她的,比如:整體考慮、極端考慮(以特殊代表普通)、數形結合、算兩次、類比化歸思想等。本期筆者給大家簡單介紹一下我們這些常用的數學思想與方法。
2.常用思想與方法
2.1整體考慮
整體考慮指的是我們在做題的時候要有大局觀和整體觀,要明白我們真正的目的是什么,而不要陷入一個思維慣性的陷阱。我們來講這樣一個故事:小明的媽媽每天工作很忙,早上很早就要出去工作,所以每天早上都會在桌子上放10塊錢讓小明去樓下的包子吃。每天早上醒來,小明都會看到桌子上有10塊錢,然后拿著這10塊錢買包子吃,一連好多天都是這樣。但今天不同,媽媽幫小明買好了包子放在桌子上然后再出門,這時候小明醒過來,發現桌子上并沒有10塊錢,但是有包子。此時小明應該怎么做?當然是直接吃包子,難道還要拿著包子退回給樓下的阿姨然后再拿著10塊錢和平時一樣下樓買包子吃嗎?大家當然不會這樣做,但是做題的時候有些小朋友就往往會出現這種情況。比如我們看下面這題:
有些小朋友就會因為平時“求圓的面積先求圓的半徑”這樣一個思維定勢而去先求圓的半徑。剛好出題人就抓住了這些小朋友的心理,故意把第一問設置成可以求的,即100=10×10,所以半徑為10,代入可以求出圓的面積。然后他們就會發現,第二問就不會做了,因為不知道200是誰的平方。這里就是要到整體法,其實大家要清楚,我們求圓的面積真正要求的是半徑的平方,而不是半徑(求半徑也是為了求半徑的平方),就和前面的故事一樣:小明每天早上真正需要的是填飽肚子的包子,而不是10塊錢。因此當包子擺在面前時,為什么要去想那10塊錢,當我們都有了半徑的平方,又何必在乎半徑是多少。這種題其實就是告訴我們要有整體全局的思想,明白什么才是真正的目的,而什么只僅僅是種途徑。
2.2極端考慮
極端考慮其實就是用特殊代表一般,尤其適用于不要求作答過程的客觀題。有些題目往往其中某種比較極端特殊的情況比較好算,但如果是一般的情況做起來可能會有些困難。在這種情況下,假如題目只是一道選擇填空題,那么我們就可以用其中某個好求的特殊值代進去算出答案。比如下面這題,大家就可以用這個想法去做一下。
2.3反面考慮
人們常說:“陰影的背后是陽光”,在很多數學題里,也會有這樣的情況發生。舉個例子:往往我們去做一道計數的題目時,發現從正面去分類枚舉她的數目,情況特別多,很難枚舉對。這個時候,我們就要看一下能不能從她的反面來考慮,往往正面情況特別復雜的題目,她的反面情況通常會比較簡單,然后可能就順順利利開開心做出來了。比如下面這道題,大家可以用這個想法去做一下。
2.4數形結合
我國著名數學家華羅庚曾說過:“數缺形時少直觀,形少數時難入微;數形結合百般好,隔離分家萬事休”。有些數學題目,如果轉化成幾何圖形,比如變成幾何圖形求面積或者是體積等,也可能會幫助我們快速解決問題。其實很多的代數公式也是用數形結合的方法證明出來的。數形結合的方法我感覺比較難想,尤其是其中一一對應的關系,不是特別好處理。筆者也分享一道數形結合的題目給大家去挑戰一下。
2.5算兩次思想
算兩次的本質其實是方程,就是通過對同一個量從兩個不同的角度進行表示,然后建立一個等式,最后求解出來。算兩次在幾何題經常用到,下面也給一道算兩次的題目給大家去挑戰一下。
2.6類比化歸思想
類比化歸思想指把待解決或未解決的問題,通過某種轉化過程,歸結到一類已經能解決或者比較容易解決的問題中去,最終獲得問題解答的一種手段和方法。關于類比化歸思想,還有一個笑話:一天,數學家覺得自己已受夠了數學,于是他跑到消防隊去宣布他想當消防員。消防隊長說:“您看上去不錯,可是我得先給您一個測試。” 消防隊長帶數學家到消防隊后院小巷,巷子里有一個貨棧,一只消防栓和一卷軟管。消防隊長問:“假設貨棧起火,您怎么辦?”數學家回答:“我把消防栓接到軟管上,打開水龍,把火澆滅。”消防隊長說:“完全正確!最后一個問題:假設您走進小巷,而貨棧沒有起火,您怎么辦?”數學家疑惑地思索了半天,終于答道:“我就把貨棧點著。”消防隊長大叫起來:“什么?太可怕了!您為什么要把貨棧點著?”數學家回答:“這樣我就把問題轉化為一個我已經解決過的問題了。”故事中數學家的行為雖然可笑,但是他用的化歸思想卻是小朋友要慢慢掌握的一種思想——把未知轉變變成已知,就是把不會的和會的建立聯系,然后慢慢變成會的。
3.后記
本期給大家介紹了幾種數學思想,大家以后遇到一些比較難的題目也可以往這個方向去思考,希望能對大家有所幫助。
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