常见的数学逻辑推理题的解法

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  内容提要:数学本身具有严谨的逻辑性,提高逻辑推理能力是学好数学的关键。数学中常见的推理有逻辑推理、数字推理和图形推理三大类。
  关键词:数学 推理 解题
  【中图分类号】G633.6
  一、 逻辑推理
  (一)列表法
  例1 小王、小张和小李一位是工人,一位是农民,一位是教师,现在只知道:小李比教师年龄大;小王与农民不同岁;农民比小张年龄小。问:谁是工人?谁是农民?谁是教师?
  分析与解:由题知:小李不是教师,小王不是农民,小张不是农民。由此得到左下表。表中打“√”表示肯定,打“×”表示否定。
  因为左上表中,任一行、任一列只能有一个“√”,其余是“×”,所以小李是农民,于是得到右上表。因农民小李比小张年龄小,又小李比教师年龄大,故小张比教师年龄大,即小张不是教师。因此得到左下表,从而得到右下表,即小张是工人,小李是农民,小王是教师。
  例1中采用列表法,使得各种关系更明确。为了讲解清楚,例题中画了几个表,实际解题时,不用画这么多表,只在一个表中先后画出各种关系即可。需要注意的是:①第一步应将题目条件给出的关系画在表上,然后再依次将分析推理出的关系画在表上;②每行每列只能有一个“√”,如果出现了一个“√”,它所在的行和列的其余格中都应画“×”。
  例2甲、乙、丙每人有两个外号,人们有时以“数学博士”、“短跑健将”、“跳高冠军”、“小画家”、“大作家”和“歌唱家”称呼他们。此外:(1)数学博士夸跳高冠军跳得高;(2)跳高冠军和大作家常与甲一起去看电影;(3)短跑健将请小画家画贺年卡;(4)数学博士和小画家很要好;(5)乙向大作家借过书;(6)丙下象棋常赢乙和小画家。你知道甲、乙、丙各有哪两个外号吗?
  分析与解:由(2)知,甲不是跳高冠军和大作家;由(5)知,乙不是大作家;由(6)知,丙、乙都不是小画家。由此可得到下表:
  因为甲是小画家,所以由(3)(4)知甲不是短跑健将和数学博士,推知甲是歌唱家。因为丙是大作家,所以由(2)知丙不是跳高冠军,推知乙是跳高冠军。因为乙是跳高冠军,所以由(1)知乙不是数学博士。将上面的结论依次填入上表,便得到下表(2) 。所以,甲是小画家和歌唱家,乙是短跑健将和跳高冠军,丙是数学博士和大作家。
  (二)假设法
  例3四个小朋友宝宝、星星、强强和乐乐在院子里踢足球,一阵响声,惊动了正在读书的陆老师,陆老师跑出来查看,发现一块窗户玻璃被打破了。陆老师问:“是谁打破了玻璃?”
  宝宝说:“是星星无意打破的。”星星说:“是樂乐打破的。”乐乐说:“星星说谎。”强强说:“反正不是我打破的。”如果只有一个孩子说了实话,那么这个孩子是谁?是谁打破玻璃?
  分析与解:因为星星和乐乐说的正好相反,所以必是一对一错,我们可以逐一假设检验。 假设星星说得对,即玻璃窗是乐乐打破的,那么强强也说对了,这与“只有一个孩子说了实话”矛盾,所以星星说错了。假设乐乐说对了,按题意其他孩子就都说错了。由强强说错了,推知玻璃是强强打破的。宝宝、星星确实都说错了。符合题意。所以是强强打破了玻璃。
  由例3看出,用假设法解逻辑问题,就是根据题目的几种可能情况,逐一假设。如果推出矛盾,那么假设不成立;如果推不出矛盾,那么符合题意,假设成立。
  例4甲、乙、丙、丁四人同时参加全国小学数学夏令营。赛前甲、乙、丙分别做了预测。
  甲说:“丙第1名,我第3名。”乙说:“我第1名,丁第4名。”丙说:“丁第2名,我第3名。”成绩揭晓后,发现他们每人只说对了一半,你能说出他们的名次吗?
  分析与解:以“他们每人只说对了一半”作为前提,进行逻辑推理。
  假设甲说的第一句话“丙第1名”是对的,第二句话“我第3名”是错的。由此推知乙说的“我第1名”是错的,“丁第4名”是对的;丙说的“丁第2名”是错的,“丙第3名”是对的。这与假设“丙第1名是对的”矛盾,所以假设不成立。
  再假设甲的第二句“我第3名”是对的,那么丙说的第二句“我第3名”是错的,从而丙说的第一句话“丁第2名”是对的;由此推出乙说的“丁第4名”是错的,“我第1名”是对的。至此可以排出名次顺序:乙第1名、丁第2名、甲第3名、丙第4名。
  二、数字推理
  数字推理的本质是研究数字间的运算或位置关系,涉及数字和数据关系的分析、推理、判断和运算等,旨在测查理解、把握事物间量化关系和解决数量关系的技能,解题原则如下:项数多,优先考虑组合数列;出现特征数字,优先从特征数字入手;增幅越来越大,优先从乘积、幂考虑;递增或递减,但幅度缓和,优先考虑相邻两项之差;各项倍数关系明显,优先考虑作商或积及其变式;最好结合选项中的数,进一步判断规律。
  解数字推理题通常的有六种思考方法:
  (一)从相邻项之差入手
  思路不明时,考虑数列相邻项之差是解决数字推理问题的第一思维。
  例5 1.5,5,5,12,5, ( )
  A. 3; B. 1; C. 24; D. 26
  解:做相邻两项之差得 3.5,0,7,-7,再做差得 -3.5,7,-14,这是公比为-2的等比数列,下一项为28,因此数列3.5, 0,7, -7,下一项为21,所缺项应为 26,选D 。
  (二)分析相邻项之间的商、和、积
  局部分析尤为重要。当某两项(或多项)的和、积、商关系明显时,优先考虑此法。若数明显上升,可考虑相邻项之和或积;当相邻项之间存在比例关系时,可考虑相邻项的商。
  例6 2/3, 3, 4,14,58, ( )
  A. 814 ; B. 836 ; C. 802 ; D. 828   解: A。由14、58变化到800多,暗示考虑相邻项的乘积。猜想前一项与后一项之积加2得第三项,验证均成立。 2/3 ×3+2=3,3×4+2=14, 4×14+2=58,14×58+2=814,选A。
  (三)猜各项间的运算关系
  各项在横向上有时存在相同的四则运算关系,要多心算、多假设。常见两类:一是前一项经过运算得后一项;二是前两项经过运算得第三项。常见两种情形:⑴前一项的倍数加常数或加基本数列得下一项;⑵前一项的倍数加后一项的倍数得第三项。
  例7 2, 5, 17, 71, ( )
  A.149 ; B.359 ; C.273 ; D.463
  解:2×2+1=5,5×3+2=17, 17×4+3=71,71×5+4=359,选B。
  (四)找通项公式
  各项有时可用相同形式表示。在形成了一定的数字敏感度之后,解这类题就是一种直觉。
  例8 4 ,11 ,30 ,67 ,()
  A. 126 ; B. 127 ; C. 128 ; D.129
  解:研究通项的规律。 4=1^3+3 ,1=2^3+3,30=3^3+3, 67=4^3+3,
  是自然数列的立方加3,依此规律,()内之数应为5^3+3=128,选C。
  (五)分析结构和位置
  整体考察,找到结构特点。在解决图形形式的数字推理问题时,考虑图形结构和数字位置更为重要。
  例9 2,3,6,9,14,15,30,(),62,27
  A. 21 ; B.37 ; C. 35 ; D.24
  解:此题是间隔组合数列,奇数项2、6、14、30依次做差得4、8、16、32,是公比为2的等比数列,于是认为奇数项是二级等比数列变式。偶数项3、9、15、()、(),可假设是一个公差为6的等差数列,则()应填入21,选A。
  (六)探求整体特征
  各项表现出的共有特征主要存在于以下几个方面:整除、质数合数、排序、数位组合、数字之和等等。
  例10 422,352,516, 743,682,( )
  A.628 ; B.576 ; C.495 ; D.729
  解:各项数字之和依次是8、10、12、14、16,构成公差为2的等差数列,故()的数字之和应是18。每项有一个数字是其他数字之和,第一项4=2+2,第二项5=3+2,第三项6=5+1,第四项7=4+3,第五项8=6+2,可见最大数字在百位、十位、个位循环出现,因此()的最大数字应在个位,选D。
  三、图形推理
  图形推理要求从所给出的四个选项中,选择最合適的一个填入所缺项,使之呈现一定的规律性,测查观察、抽象、推理能力。图形推理包括规律推理和重构推理。规律推理是针对所给若干幅图形的规律,选择新图形以延续现有的规律性。要求从给出的图形中,找出排列规律,据此推导符合规律的图形。根据图形的变化规律可将题型分为数量类、样式类和位置类。重构推理主要集中于空间构成,也称为叠纸盒。常见的其解题技巧有如下几种:1.仔细观察图形的大小变化、构成要素的增减、笔画多少、旋转方向、组合顺序、叠加等;2.必须找出第一套图的规律,然后用到第二套图形中去。要观察图形的要点有:图形的大小、笔画曲直多少、方向的旋转、图形的组合顺序、图形的叠加、求同等等;3.要避免视觉错误,最好将所选答案去印证一下所找出的规律。
  例11 从所给的四个选项中,选择最适合的一个填入问号处,使之呈现一定的规律性( )。
  解:D。考虑对称轴方向,题中都是轴对称图形,而且对称轴方向呈现水平、竖直、水平+竖直,水平+竖直,竖直、(水平)的对称关系,选D。
  例12把下面的六个图形分为两类,使每一类图形都有各自的共同特征或规律,分类正确的一项是( )
  A. ①③⑥,②④⑤, B. ①③⑤,②④⑥
  C. ①③④,②⑤⑥, D. ①⑤⑥,②③④
  解:C。 分析位置关系,各图均有两个黑点,根据两黑点连线与各图内部直线的方向的位置关系,可分为两类:在①③④中,黑点连线与图形内部直线为平行关系;在②⑤⑥中,黑点连线与图形内部直线为垂直关系。故选C。
  例13 从所给的四个选项中,选择最合适的一个填入问号处,使之呈现一定的规律性( )。
  解:C。研究共性(公共部分)问题,各图内部的小图形之间相接处都是点,没有出现相切的边,A、B、D三项中,各小图形之间都出现了相切的边,故选C。
  另外,在运用图形推理解题过程中,还可以从图形的笔画数、数量关系、图形的特征、共性关系、折叠规律等特点进行推理。
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