数论人生

数论是一门学科,也是我的人生。有人把酒论英雄,我用数字描天下。
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怎样解题

(2021-10-06 11:45:22) 下一个

说起怎样解题,人们自然想到美国数学家G. Polya的名著《How To Solve It》。该书出版于1950年代,被翻译成了多种语言的文本,是许多学生、学者学习的经典。波利亚为解题步骤列了一个详细的表格,对学生给予顺其自然的指导,既杜绝生搬硬套,又启发独立思考,真可谓是大功一件。现在的老师们更是独到,总结成了一片小草(Grass)。我就用一篇短短的博文,来说说自己的观点,该怎样解题。

波利亚的四个步骤是:弄清问题、拟定计划、实现计划、回顾问题。GRASS说的是,给定条件(what is Given?);要求什么(What is Required?);分析问题(Analyze);解决问题(Solve);总结求解过程(Statement)。弄清问题、或者已知条件是容易做到的,只需要相关的知识点;回顾或总结,需要的是耐心。难在分析问题或拟定计划,也就是该怎么着手。

解答数学问题的策略有十几个。1. 符号化:画个图,列个表;2. 套公式:回想一下相关的定理、定律;3. 简单化:先解决个简单问题试试;4. 找规律;5. 归纳法;6. 假设法:自己提出一个相关假设;7. 倒着来(Work Backwards):从结论推到已知;8. 回到定义去;9. 联想法:想想类似的问题或情形;10. 暂时放下,等待奇迹在潜意识中出现;等等。

实现计划在数学中就是列式、计算。计算相对简单;可怎么列式,对数学家来们说是小菜一碟;可对中小学师生们来说,可是难事一件。根据已有的定理、定律,照搬不就好了吗?可那么多的定理定律,谁又能记得呢?想去搜索一下,可是连名字都不知道,搜什么呢?其实,只要掌握一句话就可以了:用两种不同的方法去表示同一个量。物理学家们列方程的唯一出发点,就是量的守恒。这个量,一般是与问题相关的;如果你能杜撰一个不相关的量,又把问题解决了,那么,恭喜你,你已经超过你的所有老师了。

怎么来解方程呢?数学、物理已经把所有已知的方程分了类,而且大多数都给出了解法;你只要搜一下即可。遇到没有解的方程时,那也只是在一定数域之内;在复数域内,所有多项式方程都是有解的;尽管没有根式表达式,还是有级数数表达式。再复杂的偏微分方程,它的所有解,都是可以表出的。

题解完了,可目的是什么呢?仅仅是完成了老师布置的一份作业?练习题无穷多,是永远做不完的。解一道题的收获,应该是自己学到了一种方法,智力得到了一次检验,自信又增加了一分;即使一时没有解出,留在那里,做个念想,笑谈人生,快乐依然不会减轻。

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