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古时有这么一句话:“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处”其实,在我们解数学问题,苦寻答案不得时,逆转一下思维,也许就会豁然开朗,柳暗花明。
作者简介
张景中:河南汝南人,著名数学家、数学科普作家、中国科学院院士,曾任中国科普作家协会理事长,现任广州大学计算机教育软件研究所所长,
古时有这么一句话:“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处,”其实,在我们解数学问题,苦寻答案不得时,逆转一下思维,也许就会豁然开朗,柳暗花明,
请大家先来跟我做一个游戏:让你的两只手各持绳子的一端,绳端不允许离开手,请问。你能否把绳子打出一个普通的结?
也许你会想不通:绳子与人体形成一个闭合回路,怎么会无端跑出一个结来呢?不过回答却是肯定的,
我们在思考问题的时候,总习惯从原因开始思考结果,而不习惯从结果去追溯原因,上面的问题如果你还没有想出来的话,多半是中了一个小小的思维陷阱,当我们一看到这题,大多数人会去想怎样去摆弄绳子来达到目的,实际上,我们的手只是连接身体与绳子的工具,身体就是一条隐藏的绳子,它通过手与看得见的绳子连成了一个回路,既然看得见的绳子上面没有结,而最后要我们打一个结。说明这个结一定是从隐藏的结(我们的手臂)上面转移过来的,看到这里同学们应该都明白了吧,这个结,其实最开始就在我们的手臂上!至于手臂怎么打结,不用我多说了吧,交叉一下手臂即可,
“抢30”是我国民间的一个两人游戏,具有很强的对抗性和娱乐性,“抢30”游戏通常有两种玩法:
(1)两人从1开始轮流报数,每人每次可报一个数或两个连续的数,谁先报到30。谁就为胜方。
(2)两人从1开始轮流报数,每人每次可报一个数或两个连续的数,同时把两个人报出的所有数累加,谁先使这个累加数最先达到30,谁就为胜方。
解决这个问题的一般策略是用倒推法,以第一种玩法为例,要抢到30,必须抢到27,要抢到27,必须抢到24,如此倒推回去,可得到一系列关键数30,27,24,21,18,……最后一个数是3,根据以上分析,抢30游戏本身并不是一个公平的游戏,初始数和先后顺序已经决定了最后的结果,因为只有后报数者才能抢到3的倍数,后报数者有必胜策略。
在数学中也是一样,有些数学问题如果用常规的解法来处理,则显得耗力费时,还不一定有结果,若采用“倒推法”来解,则显得简捷易求,特别是在用传统“综合法”来解一类数学问题显得力不从心的时候,使用“倒推法”更容易入门,从上面的两个游戏大家应该可以看出,所谓倒推法,通俗地讲就是“还原”,是一种逆向思维的方式,即从事情的结果倒过去想它在开始的时候是怎样的,一般是已知现在(结果)的量,要求原来(开始)的量,
1995年北京市海淀区第十届数学团体赛初一组曾考过这么一道试题:为了从500只外形相同的鸡蛋中找出唯一的一只双黄蛋,检查员将这些蛋按1-500的顺序排成一列,第一次从中取出序号为单数的蛋,发现其中没有双黄蛋,他将剩下的蛋在原来的位置上又按1-250编了号(即原来的2号变为1号,原来的4号变为2号……原来的500号变为250号),又从中取出新序号为奇数的蛋进行检验,仍没有发现双黄蛋……如此下去,检查到最后一个才是双黄蛋,则这只双黄蛋的最初序号是( )
A 48
B 250
C 256
D 500
此题数目较大且筛选过程烦琐,如果顺着题目的思维从500个蛋往下筛选,虽然最终能够得到答案,但是费时费力,在时间紧张的考试中不宜采用,这里我们不妨使用倒推法,从最后一个被选出的蛋往上推,由题易知在倒数第二次筛选中双黄蛋的序数是2,被筛掉的是1和3,由此我们假没经过n(n为自然数)次时检查到这只双黄蛋,可知第(n-1)次时所剩鸡蛋为3个,此时双黄蛋的编号为2号,倒推上去易知:第(n-2)次时,双黄蛋的编号为2×2=22=4;第(n-3)次时,双黄蛋的编号为2×2×2=23=8…第(n-8)次时,双黄蛋的编号为2×2×…×2=28=256,因为鸡蛋总数是500个,所以这只双黄蛋最初的序号是256,检查员第9次才查到这只双黄蛋,故应选c(此题容易想当然认为最后一个蛋在中间,错选B选项)。
怎么样?大家用顺向思维的方法解答出来了吗?和这个方法比谁更简单呢?其实,逆向思维,自古有之。司马光“砸缸救小孩”便是一个古老而又优美的逆向思维应用的典范,它揭示了一个真理:逆向思维有时比正向思维更能迅速、敏捷地解决实际问题,数学思维方法也无非是这样,另外,由于有些数学定义、公式、定理、运算以及解题过程具有可逆性,所以为我们的逆向思维提供了理论依据。
比方说在我们平常数学学习中,许多公式,法则和定律都可用等式表示,等式具有双向性。既可以用左边的式子替换右边的式子,也可以用右边的式子替换左边的式子,
像有这样一道试题,让你比较-6/23,-4/17,-3/13,-1/47这几个数的大小关系。
按照正常思维方法,比较这几个负分数的大小,一般都是将它们通分,化为同分母的分数,再观察它们的分子,分子越大,则负分数的值也就越小,但是,这四个分数的分母都是质数,公分母为四个分母的连乘积,不但通分过程的计算量大,而且比较它们的大小也不容易,如果采取逆向思维的解题策略,把这四个分数化为同分子的分数,于是得到-12/46,-12/51,-12/52、-12/47,再观察它们的分母,分母越大,则负分数的值也就越大,于是得到-12/46<-12/47<-12/51<-12/52即-6/23<-12/47<-4/17<-3/13
另外,在图形变换中也有可能用到哦,假如给你一个三角形,我们不妨标记为AABC,其中AB 我们曾经把梯形剪切后拼成三角形,就是使梯形的一部分绕一条腰的中点旋转180°(如图1所示),本题正好相反,由此得到启发,再应用等腰梯形的性质,得到如下做法:
如图2所示,作AD-LBC,垂足为D,在曰C上截IRDE=BD,连结AE,则∠AEB=∠B,出A中点M作MP//AE,交BC于P,MP是所求的剪切线,剪下△XMPC,可以拼成等腰梯形ABPN,
从上面这些例子可以看出,逆向思维在解决数学问题时“别开生面”,说它“巧”,巧就巧在简明扼要,使人意想不到,但也应该指出,逆向思维和顺向思维一样,在解决数学问题时都不是万能的,只能说逆向思维是顺向思维的补充,它们两者思维方向互逆,是相辅相成的,同学们在实践过程中,既要克服顺向思维定式,也要克服逆向思维定式,灵活运用,当顺向思维难以解决时,运用逆向思维就比较容易解决;反之,运用逆向思维感到茫然时。最好及时用顺向思维,
最后,数学中还有一种方法被称为“分析法”,所谓分析法,也是一种“执果索因”的逆向思维方法。通常是为了找到解题思路,理清解题线索而从结论出发,不断地去寻找需知,直至达到已知事实为止的方法,分析法一般不单独作为解题方法,它得出来的只是解题思路,需要与综合法合用完成解题步骤,多用于主观题:而倒睢法得出来的就是最终的答案,多用于客观题。
作者简介
张景中:河南汝南人,著名数学家、数学科普作家、中国科学院院士,曾任中国科普作家协会理事长,现任广州大学计算机教育软件研究所所长,
古时有这么一句话:“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处,”其实,在我们解数学问题,苦寻答案不得时,逆转一下思维,也许就会豁然开朗,柳暗花明,
请大家先来跟我做一个游戏:让你的两只手各持绳子的一端,绳端不允许离开手,请问。你能否把绳子打出一个普通的结?
也许你会想不通:绳子与人体形成一个闭合回路,怎么会无端跑出一个结来呢?不过回答却是肯定的,
我们在思考问题的时候,总习惯从原因开始思考结果,而不习惯从结果去追溯原因,上面的问题如果你还没有想出来的话,多半是中了一个小小的思维陷阱,当我们一看到这题,大多数人会去想怎样去摆弄绳子来达到目的,实际上,我们的手只是连接身体与绳子的工具,身体就是一条隐藏的绳子,它通过手与看得见的绳子连成了一个回路,既然看得见的绳子上面没有结,而最后要我们打一个结。说明这个结一定是从隐藏的结(我们的手臂)上面转移过来的,看到这里同学们应该都明白了吧,这个结,其实最开始就在我们的手臂上!至于手臂怎么打结,不用我多说了吧,交叉一下手臂即可,
“抢30”是我国民间的一个两人游戏,具有很强的对抗性和娱乐性,“抢30”游戏通常有两种玩法:
(1)两人从1开始轮流报数,每人每次可报一个数或两个连续的数,谁先报到30。谁就为胜方。
(2)两人从1开始轮流报数,每人每次可报一个数或两个连续的数,同时把两个人报出的所有数累加,谁先使这个累加数最先达到30,谁就为胜方。
解决这个问题的一般策略是用倒推法,以第一种玩法为例,要抢到30,必须抢到27,要抢到27,必须抢到24,如此倒推回去,可得到一系列关键数30,27,24,21,18,……最后一个数是3,根据以上分析,抢30游戏本身并不是一个公平的游戏,初始数和先后顺序已经决定了最后的结果,因为只有后报数者才能抢到3的倍数,后报数者有必胜策略。
在数学中也是一样,有些数学问题如果用常规的解法来处理,则显得耗力费时,还不一定有结果,若采用“倒推法”来解,则显得简捷易求,特别是在用传统“综合法”来解一类数学问题显得力不从心的时候,使用“倒推法”更容易入门,从上面的两个游戏大家应该可以看出,所谓倒推法,通俗地讲就是“还原”,是一种逆向思维的方式,即从事情的结果倒过去想它在开始的时候是怎样的,一般是已知现在(结果)的量,要求原来(开始)的量,
1995年北京市海淀区第十届数学团体赛初一组曾考过这么一道试题:为了从500只外形相同的鸡蛋中找出唯一的一只双黄蛋,检查员将这些蛋按1-500的顺序排成一列,第一次从中取出序号为单数的蛋,发现其中没有双黄蛋,他将剩下的蛋在原来的位置上又按1-250编了号(即原来的2号变为1号,原来的4号变为2号……原来的500号变为250号),又从中取出新序号为奇数的蛋进行检验,仍没有发现双黄蛋……如此下去,检查到最后一个才是双黄蛋,则这只双黄蛋的最初序号是( )
A 48
B 250
C 256
D 500
此题数目较大且筛选过程烦琐,如果顺着题目的思维从500个蛋往下筛选,虽然最终能够得到答案,但是费时费力,在时间紧张的考试中不宜采用,这里我们不妨使用倒推法,从最后一个被选出的蛋往上推,由题易知在倒数第二次筛选中双黄蛋的序数是2,被筛掉的是1和3,由此我们假没经过n(n为自然数)次时检查到这只双黄蛋,可知第(n-1)次时所剩鸡蛋为3个,此时双黄蛋的编号为2号,倒推上去易知:第(n-2)次时,双黄蛋的编号为2×2=22=4;第(n-3)次时,双黄蛋的编号为2×2×2=23=8…第(n-8)次时,双黄蛋的编号为2×2×…×2=28=256,因为鸡蛋总数是500个,所以这只双黄蛋最初的序号是256,检查员第9次才查到这只双黄蛋,故应选c(此题容易想当然认为最后一个蛋在中间,错选B选项)。
怎么样?大家用顺向思维的方法解答出来了吗?和这个方法比谁更简单呢?其实,逆向思维,自古有之。司马光“砸缸救小孩”便是一个古老而又优美的逆向思维应用的典范,它揭示了一个真理:逆向思维有时比正向思维更能迅速、敏捷地解决实际问题,数学思维方法也无非是这样,另外,由于有些数学定义、公式、定理、运算以及解题过程具有可逆性,所以为我们的逆向思维提供了理论依据。
比方说在我们平常数学学习中,许多公式,法则和定律都可用等式表示,等式具有双向性。既可以用左边的式子替换右边的式子,也可以用右边的式子替换左边的式子,
像有这样一道试题,让你比较-6/23,-4/17,-3/13,-1/47这几个数的大小关系。
按照正常思维方法,比较这几个负分数的大小,一般都是将它们通分,化为同分母的分数,再观察它们的分子,分子越大,则负分数的值也就越小,但是,这四个分数的分母都是质数,公分母为四个分母的连乘积,不但通分过程的计算量大,而且比较它们的大小也不容易,如果采取逆向思维的解题策略,把这四个分数化为同分子的分数,于是得到-12/46,-12/51,-12/52、-12/47,再观察它们的分母,分母越大,则负分数的值也就越大,于是得到-12/46<-12/47<-12/51<-12/52即-6/23<-12/47<-4/17<-3/13
另外,在图形变换中也有可能用到哦,假如给你一个三角形,我们不妨标记为AABC,其中AB
如图2所示,作AD-LBC,垂足为D,在曰C上截IRDE=BD,连结AE,则∠AEB=∠B,出A中点M作MP//AE,交BC于P,MP是所求的剪切线,剪下△XMPC,可以拼成等腰梯形ABPN,
从上面这些例子可以看出,逆向思维在解决数学问题时“别开生面”,说它“巧”,巧就巧在简明扼要,使人意想不到,但也应该指出,逆向思维和顺向思维一样,在解决数学问题时都不是万能的,只能说逆向思维是顺向思维的补充,它们两者思维方向互逆,是相辅相成的,同学们在实践过程中,既要克服顺向思维定式,也要克服逆向思维定式,灵活运用,当顺向思维难以解决时,运用逆向思维就比较容易解决;反之,运用逆向思维感到茫然时。最好及时用顺向思维,
最后,数学中还有一种方法被称为“分析法”,所谓分析法,也是一种“执果索因”的逆向思维方法。通常是为了找到解题思路,理清解题线索而从结论出发,不断地去寻找需知,直至达到已知事实为止的方法,分析法一般不单独作为解题方法,它得出来的只是解题思路,需要与综合法合用完成解题步骤,多用于主观题:而倒睢法得出来的就是最终的答案,多用于客观题。