极端化策略巧解趣味题

来源 :初中生学习指导·提升版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:skyy2483
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  大家对这样一个数学游戏可能都不陌生吧?两个人往一张普通的圆桌上轮流放一枚硬币,双方交替进行直到圆桌上铺满硬币为止. 规则是:每一枚硬币都必须平放在桌上而且不许重叠,谁在桌上放下最后一枚硬币,谁就获胜. 对于“最后一枚”的通俗解释就是,谁放下硬币后刚好铺满圆桌,而对方无处可放. 表面上看起来,这是一个随机摆放的游戏,需要很长时间才能确定谁是最后的赢家,似乎难以判断先放者获胜还是后放者会赢. 而事实上,其结果完全可以预判知晓,那就是:选择先放的一方必获胜. 因为先放的甲方把第一枚硬币放在圆桌的中心处,正是获胜的关键步骤,后放的乙方把硬币放在圆桌的任何一点,甲方只要把硬币放在与此点中心对称的位置上,如此依次操作,不难想象桌面的空隙越来越小,而甲方肯定能确保自己在圆桌放下最后一枚硬币,从而铺满圆桌获胜.
  我们还可以采用最直接也是最令人信服的极端化策略来说明此问题. 众所周知,一枚硬币绝不会比一张圆桌大,可为了简化问题方便思考,我们就假想硬币慢慢增大,当然也可以想象圆桌渐渐减小,总之最为极端的情形就是“硬币与圆桌一样大”. 有了这样特殊的前提条件,胜负判断立刻变得轻而易举,甚至一目了然. 先放的甲方必定获胜,后放的乙方肯定落败. 因为甲放了一枚与圆桌一样大小的硬币后,乙已经无法再放,只能认输. 这种极端化思维可谓奇特精妙的解决之道.
  在解数学题时这种极端化思维并不罕见,有些题目的数量关系复杂而又特殊,采用一般的解题方法很难奏效,而一旦从最特殊的情境出发来考虑问题或是考察某些极端元素,问题的本质就能充分地显露,从而起到化繁为简轻松顺利解决问题的奇效.
  世界著名的微软公司招聘时曾出过一道极具迷惑性的面试题:如果有两个桶,一个装有红色颜料,另一个装有蓝色颜料. 你从蓝色颜料桶里舀一杯倒入红色颜料桶,再从红色颜料桶里舀一杯倒入蓝色颜料桶. 两个桶中红蓝颜料的比例哪个更高?
  这道面试题的原始版本出自《思辨数学与算法数学》一书,作者是曾任国际数学教育委员会主席的弗赖登塔尔. 这位极负盛名的荷兰数学家在书中提出问题:“设有白酒与红酒各一杯,分量相同. 現从白酒杯中舀一匙放入红酒杯中,调匀后,舀回一匙放进白酒杯中. 问白酒杯中所含的红酒是否少于红酒杯中所含的白酒?”不难看出,微软面试题与之本质相同,只是改编后更为贴近生活实际.
  事实证明,面试者如果根据直觉进行判断就会在不知不觉中误入歧途. 因为许多人都认为,第一次是从白酒杯中舀一匙放入红酒杯中,那么混合均匀后,在这个红酒杯中白酒占的比例较少,但再从红酒杯中舀一匙倒入白酒杯中,这一匙里已不是纯粹的红酒,还含有一些白酒,此时白酒杯中的白酒会多一些,即白酒杯中的红酒会比红酒杯中的白酒少一些. 果真如此吗?
  我们不妨来分析一番:设红(白)酒杯的体积为x,一匙酒的体积为y,则完成第一次操作后,红酒杯中白酒占混合酒的[yx+y],完成第二次操作后,则红酒杯中还有混合酒(x + y) - y = x,可求出此时红酒杯中的白酒还有[yx+y]·x = [xyx+y];而两次操作后,白酒杯中的红酒就是舀来的一匙混合酒中的红酒,显然混合酒中红酒占混合酒的1 - [yx+y],因此这一匙中的红酒为y·[ ][1 -yx+y] = [xyx+y],也就是说,红酒杯中的白酒和白酒杯中的红酒一样多. 同理,微软公司面试题的两个桶中红、蓝颜料的比例也相同.
  结论虽然得出,但过程相对烦琐,那有没有更为简捷直观的解答呢?回答是肯定的. 弗赖登塔尔鼎力推荐的巧解正是独具匠心的极端化策略. 因为两个杯子最终所装酒的分量相同,想象每杯中的白酒与红酒自动分离,则白酒杯中之红酒是来自红酒杯中之所失,而红酒杯中所失的分量正好由白酒置换. 因此,白酒杯中所含的红酒与红酒杯中所含的白酒自然一样多.
  除此之外,微软公司还认可更为极端的巧解:假定两个酒杯中都只各有一匙红酒、白酒,完成第一次操作后,红酒杯中有两匙混合酒,此时红白或白红比例是一样的,接着再进行第二次操作,也就是把两杯比例相同的混合酒一分为二,显然,最后两酒杯中的红酒、白酒的比例一样.
  细细品味上述数学趣题和游戏的极端化策略,确实非同凡响,令人耳目一新. 我们也受到了启发:直觉思维尽管具有直达目标的跳跃特征,但有时会产生想当然的误导,它并非对所有问题都适用. 而极端化思维能够从整体准确地把握各部分的关系,轻易突破问题的关键,不失为解决问题的奇招利器.
  (作者单位:扬州职业大学)
其他文献
山姆的四橡镇兄弟分家  每个国家都有数字地名,美国的数字地名也不少,四橡镇就是其中之一.据说四橡镇的得名与一个故事有关,此人拥有一块土地,临终前立下遗嘱,按照四棵老橡树的位置分划土地,平分给四个儿子,每个儿子分到的土地當中必须有一棵老橡树,不准将橡树移植,只能维持现状.若有一棵橡树死掉,就将这块土地充公.  此人去世后,四棵老橡树的实际位置给四兄弟造成了无法克服的困难. 他们无计可施,只好诉诸法律
期刊
亚里士多德画图  古希腊的亚里士多德机智过人,声名远扬. 有个人不服气,拿着图1来考他,让他填出空白处的几个图形. 亚里士多德一眼便发现了其中的规律,顺利地填好了几处空白,那人心服口服. 亲爱的朋友,你能填出来吗?  解析:如图2所示,每行或每列外边的图形都是由矩形、菱形、平行四边形三种图形组成的,而里面带阴影的图形都是由梯形、三角形、正方形三种图形组成的。  毕达哥拉斯玩魔方阵  毕达哥拉斯(P
期刊
近年来的中考试题中,命题专家常常以“名”取材,利用名节目、名猜想、名药材等作为情境,这些试题不仅考查了基础知识、基本技能和基本思想方法,还增强了趣味性.  一、名节目  例1(2019·湖北·随州)2017年,随州学子尤东梅参加《最强大脑》节目,成功完成了高难度的项目挑战,展现了惊人的记忆力. 在2019年的《最强大脑》节目中,也有很多具有挑战性的比赛项目,其中《幻圆》充分体现了数学的魅力. 图1
期刊
提起大名鼎鼎的“雷霆数”,大家应该不会陌生.比如:452 = 2025,把2025从中一分为二得到20和25,而20 + 25 = 45,又还原成平方数的底数;再比如:552 = 3025,把3025从中一分为二得到30和25,而30 + 25 = 55,仍还原成平方数的底数. 在此不一一枚举.  现在的问题是:计算[a52]有没有快捷的方法?回答是肯定的,先写25,然后用a × (a + 1),
期刊
塞万提斯(1547—1616)是西班牙文艺复兴时期最杰出的现实主义小说家. 他的代表作《堂吉诃德》是闻名遐迩的世界文学名著,在全球范围影响深远.  小说中叙述了一个有趣的故事,堂吉诃德的仆人桑乔·潘萨成了一个岛的国王,不知是随心所欲,还是心血来潮,他竟然颁布了一条奇怪的法律——每一个到达这个岛的人都必须回答一个问题:“你到这里来做什么?”若说真话,就允许上岛游玩;若说假话,就要被绞死. 很明显,对
期刊
一、take after; look like; be like  1. take after意为“与……相像”,尤其指子女和父母的外貌或行为像。如:  Do you know who Susan takes after?  你知道苏珊和谁像吗?  2. look like意为“看起来像”,多指外貌看起来像,look是系动词。如:  The man looks like a successful
期刊
阿贝尔(1802—1829)是挪威著名数学家,很早就展露出过人的数学天赋. 他18岁开始潜心研究数百年悬而未决的难题 ——求解五次方程,见解之深刻与其年龄极不相称,但阿贝尔杰出的数学才华和研究成果在当时并未受到特别重视. 怀才不遇和生活贫寒的双重打击令这位数学天才患上重疾,最终英年早逝. 在他去世后不久,数学界认识到他的贡献,荣誉和褒奖接踵而来. 事实证明,阿贝尔短暂一生的研究工作对近代数学产生深
期刊
If you ask me what are the things that people should not do no matter how,the first thing that comes to my mind will be to postpone today’s business to tomorrow.  如果你问我有什么事情是无论如何也不能做的,我能想到的第一件事就是“把今天的
期刊
现在完成时常见的三种句型  ①主语 + have / has been + 动词的过去分词+for + 时间段  ②主语 + have / has been+动词的过去分词+ since从句  ③It has been + 时间段+ since从句  现在完成时与表示一段时间的状语如since或for连用时,现在完成时中的动词用延续性动词,不可用终止性动词,即瞬间完成或延续时间很短的动词。如:co
期刊
中国拥有五千年的历史文化,诚实守信一向是中国人引以为傲的美德,“人无信而不立”、童叟无欺的故事熏陶了我们几千年。然而古今中外关于不诚实、不守信用的事件却屡屡发生。请阅读面包师与农民的故事,并以此思考我们如何在生活中做一个诚实的人。  In a small town in France,there was a farmer who lived alone. Every day he sold a p
期刊