數論人生

數論是一門學科,也是我的人生。有人把酒論英雄,我用數字描天下。
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怎樣解題

(2021-10-06 11:45:22) 下一個

說起怎樣解題,人們自然想到美國數學家G. Polya的名著《How To Solve It》。該書出版於1950年代,被翻譯成了多種語言的文本,是許多學生、學者學習的經典。波利亞為解題步驟列了一個詳細的表格,對學生給予順其自然的指導,既杜絕生搬硬套,又啟發獨立思考,真可謂是大功一件。現在的老師們更是獨到,總結成了一片小草(Grass)。我就用一篇短短的博文,來說說自己的觀點,該怎樣解題。

波利亞的四個步驟是:弄清問題、擬定計劃、實現計劃、回顧問題。GRASS說的是,給定條件(what is Given?);要求什麽(What is Required?);分析問題(Analyze);解決問題(Solve);總結求解過程(Statement)。弄清問題、或者已知條件是容易做到的,隻需要相關的知識點;回顧或總結,需要的是耐心。難在分析問題或擬定計劃,也就是該怎麽著手。

解答數學問題的策略有十幾個。1. 符號化:畫個圖,列個表;2. 套公式:回想一下相關的定理、定律;3. 簡單化:先解決個簡單問題試試;4. 找規律;5. 歸納法;6. 假設法:自己提出一個相關假設;7. 倒著來(Work Backwards):從結論推到已知;8. 回到定義去;9. 聯想法:想想類似的問題或情形;10. 暫時放下,等待奇跡在潛意識中出現;等等。

實現計劃在數學中就是列式、計算。計算相對簡單;可怎麽列式,對數學家來們說是小菜一碟;可對中小學師生們來說,可是難事一件。根據已有的定理、定律,照搬不就好了嗎?可那麽多的定理定律,誰又能記得呢?想去搜索一下,可是連名字都不知道,搜什麽呢?其實,隻要掌握一句話就可以了:用兩種不同的方法去表示同一個量。物理學家們列方程的唯一出發點,就是量的守恒。這個量,一般是與問題相關的;如果你能杜撰一個不相關的量,又把問題解決了,那麽,恭喜你,你已經超過你的所有老師了。

怎麽來解方程呢?數學、物理已經把所有已知的方程分了類,而且大多數都給出了解法;你隻要搜一下即可。遇到沒有解的方程時,那也隻是在一定數域之內;在複數域內,所有多項式方程都是有解的;盡管沒有根式表達式,還是有級數數表達式。再複雜的偏微分方程,它的所有解,都是可以表出的。

題解完了,可目的是什麽呢?僅僅是完成了老師布置的一份作業?練習題無窮多,是永遠做不完的。解一道題的收獲,應該是自己學到了一種方法,智力得到了一次檢驗,自信又增加了一分;即使一時沒有解出,留在那裏,做個念想,笑談人生,快樂依然不會減輕。

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