單墫老師的書,是許多數學愛好者,尤其是關注數學競賽的人,是必備之書。本書是單墫老師的新力作。其輕快的文風,亦師亦友的敘述方式,使得令人生畏的數學解題變得輕松有趣起來。
這本《解題漫談》與已出版的《解題研究》、《我怎樣解題》,屬于解題系列,精神是一致的:以自己解過的題為例子,加以分析與討論,著重描述探究的過程,闡述我們怎樣解題。
本書分為三個部分:基礎部分(60節(jié)),提高部分(48節(jié)),附錄。
基礎部分的問題,內容較淺,解法比較簡單.提高部分,內容較深,解法比較復雜.附錄搜集我在《學數學》雜志上發(fā)表的一些文章。
怎樣提高解題能力?這是一個大家關心的問題。
首先,自己得解一定數量的題,其中有一些稍難的,需要動腦筋,不能依樣畫葫蘆的題。
解題是一種實踐性的智力活動,必須勤練才能嫻熟,嫻熟才能生巧。
有人說:“做了很多題,解題能力仍未提高。為什么?”
這多半是由于沒有及時做好總結。
每次做完一道不太簡單的題,一定要回顧一遍.弄清:需要哪些步驟?哪些是必須的?哪些是多余的(可以去掉)?哪些步驟是關鍵步驟?有無其它解法?能否解得更好?
這種總結工作,正是提高解題能力的最重要的一環(huán)。
如果有朋友在一起討論更好。
最近在網上看到一個帖子,說不喜歡我,因為我“老是指出別人的解有錯”,“說別人的解不好!
我想了一想,的確寫過幾篇糾錯的文章。但數學是一門科學.科學就要求真,就要糾錯。
鑰匙不僅要明辨是非,弄清對錯,還應當精益求益,尋求最佳的解法,只有這樣,解題能力才能得到提高。
所以我還得寫一些文章,寫一些書皮,談解題中的問題。有錯誤就得糾正,有不妥就應當指出,這教師與人為善的態(tài)度。當然,不要進行人身攻擊,貶低別人。好像打球,沖著球(問題)去,而不是沖著人去。
對于自己的錯誤,當然更不能寬容。寫這本書頗費功夫,改了多次,反復琢磨能不能把解答做得更好一些。但現在年齡大了,精力不夠,常有照顧不周的地方,請讀者與朋友多加批評。
基礎部分
基礎部分的問題比較容易,乃至的知識較少(很多只需要實踐的數學)。
基礎極為重要.基礎未打好就忙于提高,就如在沙灘上建筑高樓,也像楷書還未學好,就去寫狂草,當然不易成功。據我觀察,不少高三學生,實踐基礎并未打好。即使是參加競賽的選手,也有一些人需要加固基礎。
良好的解題習慣應當在打基礎時養(yǎng)成(不良習慣也應在這時及早糾正)。
遇到問題,要認真讀題,弄清已知與求證(或求),不僅要了解其意義,記在胸中,還要知道相關知識,如已知三角形是直角三角形,就應知道兩個銳角互余,斜邊中線是斜邊的一邊,勾股定理,…,如果求證四邊形是平行四邊形,就應考慮兩組對邊平行、兩組對邊相等、一組對邊平行且相等、對角線互相平分、……等有關的判定定理。
在這一部分,我們要介紹一些基本的技巧與手法,也介紹一些基本的解題方法。每道題都加以分析、討論與總結。
1. 溶液濃度
問題:A瓶裝180毫升濃度為35.5%的某種溶液,B瓶裝120毫升濃度為67.2%的同種溶液。從A、B取出等量的溶液,然后分別倒入B、A.混合后兩瓶溶液恰好相等。問各取出多少毫升溶液?
甲:這個濃度問題,我會做。
師:那你就做一做。
乙:這題我也會做。
師:我把數據改一改,35.5%、67.2%分別改為32.5%、58.4%.你做做看。
過了一會,兩人都做好了。
甲:答案是72毫升。
乙:我的答案也是72毫升。
甲:題目數據不同,怎么答案恰好一樣,太巧了。
師:看看你們怎么做的。
甲:我用算術方法。
乙:我用代數方法。
師:進入中學,用代數方法更多,我們先看看乙的做法。
乙:設各取出x毫升,則
(180-x)×35.5%+x·67.2%180=(120-x)×67.2%+x·35.5%120
然后去分母整理,最后得出結果。
甲:不見得比算術方法好。
乙:老師怎么做的?師:我的方法和你的差不多。同樣設取出x毫升.但將題目中的數據改成字母:A瓶有a毫升濃度為p的溶液,B瓶有b毫升濃度為q的溶液(p≠q)。
甲:那么方程就是
(a-x)p+xqa=(b-x)q+xpb
去分母整理得
(a+b)(p-q)x=ab(p-q)
因為p≠q,所以
x=aba+b.(1)
在a=180,b=120時,x=72。
乙:這比數的計算簡單。
甲:不論p、q為什么值,答案都是(1)。
師:代數就是用字母代替數.用字母代替數后,不但計算簡單(避免了繁瑣的數值計算),而且具有一般性,容易看到規(guī)律.學習代數后,就應當自覺地用字母代替數,力求得出一般的結果。
所謂好的解法,就是簡單而又一般的解法。
評注:引入字母后,數學發(fā)生了巨大的變化。研究的對象不僅是數,而且還有字母。字母可以代表數(起初就是這樣),也可以不代表數(比如代表向量、矩陣等等)。字母自成體系(或稱為系統(tǒng)),可以有各種運算與規(guī)則(比如矩陣可以定義乘法,滿足結合律,卻不滿足交換律)。
2. 力求簡單
問題酒精與水的溶液中,酒精∶溶液總量=k∶m.如果再加x個單位的水或者去掉x個單位的酒精(x≠0),那么得到的酒精∶溶液總量的比都相同。求這新的比的數值。
師:還是濃度問題。
甲:不妨設原溶液中有k個單位酒精,(m-k)個單位水。由題意
km+x=k-xm-x(1)
去分母,整理得
x(x+m-2k)=0(2)
所以
x=2k-m(3)
代入(1)的左邊得新比的值為
km+x=k2k=12
乙:我設新比為r,則
k=(m+x)r(4)
k=(m-x)r+x(5)
(4)-(5)得
2xr=x(6)
所以
r=12.
師:不求x,直接得出r。等二種解法稍簡單一些。
甲:還有其它解法嗎?
師:題意,在兩種情況,酒精與溶液總量的比相等。其中第二種情比第一種,酒精少x個單位,水也少x個單位,即總量少2x個單位。如果將酒精為x個單位,溶液總量為2x個單位的溶液加到第二種情況的溶液中,那么就變?yōu)榈谝环N情況,而濃度(酒精與溶液問題的比)不變。所以加入,濃度與它們也相同,即濃度為x2x=12。
乙:這種解法更加簡單。
師:其實這種解法與你們的解法并無實質的差異,只不過省去了一些形式上的演算.但省去形式上的演算,更多地用腦思考,對發(fā)展思維能力是有益的。
很多數學會議休息時,數學家們邊喝咖啡邊討論問題。這時不可能進行紙面上的演算,更需要直接剖析問題的本質。
數學家Erd s曾說:數學家是將咖啡轉變成定理的機器”。