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數(shù)學(xué)逆轉(zhuǎn)程序與方法

編輯: 路逍遙 關(guān)鍵詞: 學(xué)習(xí)方法指導(dǎo) 來(lái)源: 逍遙右腦記憶
當(dāng)代著名數(shù)學(xué)家、教育學(xué)家波利亞在論述解題策略時(shí),曾強(qiáng)調(diào)“反面思考”的作用,所謂“反面思考”,就是通過(guò)考察事物的對(duì)立面來(lái)探索問(wèn)題的解的一種思考方法。由于事物的對(duì)立面可以從不同的角度來(lái)選取,這就使得反面思考又有不同的思考方式,而逆轉(zhuǎn)程序就是這些思考方式中的一種,如果把原問(wèn)題看成是已知A來(lái)探求B,那么,逆轉(zhuǎn)程序就是把原問(wèn)題更改為已知B來(lái)探求A,即從相反方向(交換起點(diǎn)與終點(diǎn))這個(gè)對(duì)立面來(lái)探求問(wèn)題的解答。下面舉幾個(gè)例子,說(shuō)明逆轉(zhuǎn)程序的應(yīng)用。這些例子都是生動(dòng)有趣的,但用常規(guī)的方法卻不易求解,從而有力地說(shuō)明了逆轉(zhuǎn)程序在解決有關(guān)問(wèn)題(特別是數(shù)學(xué)競(jìng)賽題)中的優(yōu)越性。例:給你四段鏈條,每一段上有三節(jié)封閉(可開可合)的環(huán)。現(xiàn)在要你打開一些環(huán),把十二節(jié)環(huán)連接成一個(gè)首尾相接的圓圈(圖略)。每打開一環(huán)得兩分,接上一環(huán)得3分,要以得分不超過(guò)15分完成本題。有人對(duì)解這個(gè)題的各種嘗試過(guò)程作了非常詳細(xì)的討論,并介紹了在不斷的“試錯(cuò)”和“反思”中尋求解題途徑的思想方法,這無(wú)疑是一種有效的解題方式。
但是,本題若采用逆轉(zhuǎn)程序的策略,其解答則顯而易見。解我們從相反的方向來(lái)考察,即怎樣將一個(gè)12環(huán)首尾相接的圈打開盡量少的環(huán),使其分成環(huán)數(shù)相等的四部分?(圖略)我們只須打開標(biāo)有“×”的三個(gè)環(huán)即可,由于“合”與“分”是對(duì)立的統(tǒng)一,一種“分”的方式即可產(chǎn)生一種“合”的方法。這樣,可知原題應(yīng)打開某段鏈條的全部三個(gè)環(huán),此時(shí),打開三環(huán)得6分,而且該三環(huán)將其它三段鏈條接起來(lái)得9分,共得6+9=15分,符合題目要求。又例:由8個(gè)相同的小立方體構(gòu)成一個(gè)2×2×2的大立方體。
今沿小立方體的表面將大立方體分成大小、形狀完全相同的兩個(gè)幾何體,問(wèn)有多少不同的分法?解本題是一個(gè)有趣的組合問(wèn)題,如果將思維限制在考察怎樣從大立方體中分割出兩個(gè)全等的幾何體則是難以考慮全面的:表面似乎只有一種分法,即將其分為兩個(gè)1×2×2的長(zhǎng)方體。除此之外,再不知如何下手。現(xiàn)在,我們從相反的方向來(lái)考慮:哪些全等的兩個(gè)幾何體(由4個(gè)小立方體構(gòu)成)可以“合”成一個(gè)大立方體?即從部分“合成”整體這一方向來(lái)考察事物的可能性。由于“部分”的形狀比較容易分析,從而問(wèn)題的解也就趨于明朗?疾煊4個(gè)小立方體合在一起構(gòu)成的圖形的所有可能形狀,其中注意它們的最大棱長(zhǎng)不超過(guò)2。首先,由兩個(gè)正方體拼起來(lái)只有一種方式,再加上一個(gè)正方體,雖有兩種情形,但其中一種含有大于2的棱長(zhǎng),從而也只有一種可能。再在三個(gè)小正方體上添加一個(gè)小正方體這只有4種允許的本質(zhì)上不同的拼合方式(本質(zhì)上不同是指經(jīng)過(guò)剛體運(yùn)動(dòng)后它們不能重合)。意外的是,這四種情形中的任何一種,其兩個(gè)完全相同的幾何體都能拼成2×2×2的立方體,故我們的答數(shù)為4。
本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/xuexi/126859.html

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