游戏中的数学奥秘

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  【摘  要】在各式各样的游戏当中,都有着数学思维存在着。而如何正确利用游戏来学习数学理论,则是当代老师的责任。比如“一笔画”游戏利用欧拉环游定理,比如邮递员送货问题用的就是最短路径定理。让数学不再是枯燥无味的公式和定理,让游戏不再是让人沉迷的罪恶根源,在数学中玩耍,在游戏中学习知识,寓教于乐。
  【关键词】游戏;数学理论知识
  引言
  游戏是生活中不可缺少的一部分,而游戏的数学奥秘却在玩耍中显露出来。学会在游戏中掌握有趣的数学知识,比单纯学习数学理论知识有趣的多。因此,以游戏展开对数学的探讨,可以更好理解定理。
  “一笔画”小游戏应该是所有人都玩过的游戏,即:将在平面上的图形一笔画连成而边不重复。这个小游戏就是运用了数学图论当中的欧拉定理:凡是由偶点组成的连通图,一定可以一笔画成;凡是只有两个奇点的连通图(其余都为偶点),也一定可以一笔画成,但一定要从奇点出发再从奇点出来。
  就如图1所示:图1是经典的七桥问题,由于他不是偶点组成的图形,所以没有办法一笔连成。而图2是偶点组成的图形,无论从哪一点出发都可以一笔连成图形。
  数独是开发大脑的一款游戏,这款游戏根据在9×9盘面上的已知数字,推理出所有剩余空格的数字,并满足每一行、每一列、每一个粗线宫内的数字均含1~9,不重复,且数独的解是唯一解,每一个空格的数字都是唯一存在的。而解决数独问题则有许多解法,从不同的角度看数独,则有不同的解法。
  首先来介绍最基础的确定空格的方法:宫摈除法、行摒除法和列摒除法。其中宫摈除法是在每一个小的九宫格里可以找到唯一数字,如图3所示,中间的小九宫格中九个格子只剩下唯一的一个空格未填,而根据对于数独每个小九宫格中数字不能重复,则可以确定这个唯一的空格就是“1”。而所谓的列摈除法就是在每列中找到那个唯一可确定的数字。如圖4所示:整列当中就缺少唯一的“5”。同理,行摈除法就是在每行找到唯一可以确定的数字。
  进一步的解法就是“行行行”法和“列列列”法。所谓的“列列列”法就是将数独看成9个小的九宫格,对于同一行的三个九宫格,交错行的找到相同数字,如图5所示:我们以“1”为媒介,寻找每一个“1”所在的行,来确定剩余的九宫格中“1”的位置。同理“行行行”法则是按照每一行的九宫格来找寻唯一的数字。
  数独虽然是分布在九宫格内的数字,但又可以将其看作为9×9的矩阵,也可以看成3×3的块矩阵,而每个方块有时3×3的矩阵。而在数学上,这就是一种拉丁方阵。什么是拉丁方阵呢?就是一种n×n的方阵,在这种n×n的方阵里,恰有n种不同的元素,每一种不同的元素在同一行或同一列里只出现一次。
  以上是我对于几个小游戏中体现出的数学理念的具体介绍,可以发现,在玩游戏的过程当中,不是单纯的玩耍,而是存在着非常严谨的数学思维做理论依据。而如何将游戏和学习相结合,则是老师和家长应该权衡两者之间的权重,让教育不再枯燥,让游戏不再上瘾。就像《数学家的眼光》讲的不是解某一类数学题的技巧,它告诉我们的是思考数学问题的思路和方法,让我们做题更加简便的“捷径”。数学家的眼光可以从“三角形的内角和是180°”这个众人皆知的数学常识中看到“任意n边形外角和都是360°”,看到“蚂蚁在卵形线上爬一圈,角度改变量之和是360°”,站在不同的角度看数学,则可以体会到生活的乐趣。
  结论:从不同的角度出发看待数学,会发现数学的魅力。游戏中也可以体现出数学精妙绝伦的推算过程以及数学知识。将数学和游戏相结合,寓教于乐。
  参考文献
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