這5種思考方法,讓你有數(shù)學(xué)家的頭腦

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  在我看來(lái),數(shù)學(xué)的真正美妙的地方之一在于它可以被檢驗(yàn);你不必把任何人的話當(dāng)做圣經(jīng)。如果有人給你說(shuō)一些事情是真的,那你可以讓他證明;最好是,如果你真的想同數(shù)學(xué)家一樣思考,那你可以嘗試主動(dòng)證明它。不要等著有人拿勺子喂你。

  一、質(zhì)疑一切

  對(duì)于一些人的話,你的反應(yīng)應(yīng)該是懷疑,并且試圖去找到一個(gè)反例;即便是真的,這種對(duì)你的鍛煉也是有益的,同時(shí)也能幫助我們對(duì)事情的判斷力(注意,在真實(shí)生活場(chǎng)景中過(guò)度這么做可能會(huì)失去朋友,一直挑別人的刺,誰(shuí)都會(huì)不爽)。

  某報(bào)紙的一份來(lái)信說(shuō)時(shí)間旅行從邏輯上是不可能的,因?yàn)槿绻麜r(shí)間旅行是可能的,那我們是會(huì)看到很多來(lái)自未來(lái)的人。我有一些想法來(lái)反駁這個(gè)邏輯:或許時(shí)間旅行只允許我們穿越到過(guò)去某點(diǎn)時(shí)間(比人類歷史還要長(zhǎng));或許時(shí)間旅行者不允許和我們交流;或許時(shí)間旅行有一個(gè)范圍,能穿越的時(shí)間不超過(guò)一年,而時(shí)間旅行在數(shù)年后才出現(xiàn)(并且時(shí)間旅行的機(jī)器不能穿越)。

  二、寫(xiě)下來(lái)

  寫(xiě)下來(lái)?你可能會(huì)問(wèn),這跟和數(shù)學(xué)家一樣思考有個(gè)啥關(guān)系。是這樣的,語(yǔ)言是由一些論據(jù)構(gòu)建的。高水平數(shù)學(xué)家的論據(jù)都是證明的形式(不僅僅是給出正確的數(shù)字答案)。

  學(xué)生通常看不到寫(xiě)下來(lái)的需要;他們常常說(shuō):“我來(lái)大學(xué)不是來(lái)寫(xiě)作文的”,“我已經(jīng)知道正確答案了”,“你懂的”。他們的作業(yè)都是一些沒(méi)有關(guān)系的符號(hào)堆砌但依然可以獲取高分。但是,如果你想去理解數(shù)學(xué)并且思路清晰,通過(guò)寫(xiě)的練習(xí)可以迫使你對(duì)自己的觀點(diǎn)想的更清楚。如果你不能正確的描述,那么很可能你并不是真正理解了你要表達(dá)什么。這是一個(gè)可以學(xué)習(xí)和發(fā)展自己技術(shù)的很好機(jī)會(huì)。其實(shí)寫(xiě)的一手好文章在任何領(lǐng)域都是很有用的技術(shù)。

  三、試試逆?

  語(yǔ)句A=>B是數(shù)學(xué)的核心,我們可以表述為如果A是真的,那么B就是真的;

  A=>B的逆就是B=>A,例如:"如果我是丘吉爾,那我是英國(guó)人"的逆是"如果我是英國(guó)人,那么我是丘吉爾";

  這個(gè)簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明了,即便是一個(gè)語(yǔ)句是真的,那么其逆可能非真;可能真也可能非真,說(shuō)之前要搞清楚;

  一個(gè)好的數(shù)學(xué)家,當(dāng)提出一個(gè)A隱含B的語(yǔ)句時(shí),通常會(huì)思考"其逆為真么?",把這個(gè)問(wèn)題印到腦子里,作為你和數(shù)學(xué)打交道的工具;然后,其逆是否為真并不是很重要,關(guān)鍵是磨練數(shù)學(xué)的能力;

  [說(shuō)個(gè)題外話,通常人們會(huì)犯一個(gè)大錯(cuò)誤,就是當(dāng)A=>B時(shí),認(rèn)為如果A非真的,那么B也非真的;這是不對(duì)的,這個(gè)語(yǔ)句只是在說(shuō)當(dāng)A為真是會(huì)發(fā)生什么,并沒(méi)有說(shuō)A非真時(shí)的情況,F(xiàn)在可以像一個(gè)數(shù)學(xué)家一樣思考一下,給一個(gè)例子。]

  四、試著互逆

  一條語(yǔ)句'A=>B'的互逆是'notB=>notA';

  例如:

  1)『如果我是丘吉爾,那么我就是英國(guó)人』的互逆就是『如果我不是英國(guó)人,那么我就不是丘吉爾』

  2)『如果我不是美國(guó)人,那么我就不是德克薩斯人』的互逆就是『如果我是德克薩斯人,那么我就是美國(guó)人』

  3)『x^2-4x-5=0=>x>=-2』的互逆就是『x<-2>x^2-4x-5!=0』

  A=>B的互逆命題和自身的真假驚奇的一致!也就是說(shuō),如果A=>B是真的,那么notA=>notB就是真的,反之亦然。可以驗(yàn)證一下上面的例子。一開(kāi)始可能很難在腦子里形成固有概念-其實(shí)大多數(shù)人都不相信;有一個(gè)著名的關(guān)于互逆的教育實(shí)驗(yàn),叫做Wason的選擇任務(wù)。可以看一看你是否能通過(guò)測(cè)試,只有不到10%的人通過(guò)了;

  由于互逆經(jīng)常用做證明,并且日常推理也經(jīng)常搞錯(cuò),所以你應(yīng)該掌握。

  五、考慮極端情況

  面對(duì)一個(gè)命題,要在少量極端的假設(shè)情況下看看;如果需要的參數(shù)為0或者1會(huì)怎樣?如果把需要的函數(shù)定義為f(x)=0會(huì)怎樣?數(shù)據(jù)集為空呢?如果需要的序列為1,1,1,1……呢?直線或者圓會(huì)有什么結(jié)果?

  這些例子可以幫我們更深刻的理解,意味著命題可以應(yīng)用的場(chǎng)景;

  考慮一個(gè)極端的例子『如果Y=X^2,Z=Y^2,所以Z!=X^2』。貌似Y和Y^2一般場(chǎng)景下是真的,但其實(shí)不然,比如Y=1,當(dāng)X=1的條件下;

  用一個(gè)極端的例子說(shuō)明下列原理是錯(cuò)誤的:

  原理:假設(shè)a,b,c,d是正整數(shù),如果ab=cd,a=c,那么b=d;

  想給出好的極端例子需要積累,因此需要平時(shí)注意收集,用到的時(shí)候信手捏來(lái),有一個(gè)訓(xùn)練方法,想象你正在酣睡,突然大半夜有人把你搖醒說(shuō):快!給我一個(gè)X的好例子,快!X可以是群組、向量、函數(shù)等數(shù)學(xué)對(duì)象。

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