解決奧數(shù)難題的基本技巧
來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 2009-11-19 11:26:57
一、構(gòu)造的技巧:
它的基本形式是:以已知條件為原料、以所求結(jié)論為方向,構(gòu)造出一種新的數(shù)學(xué)形式,使得問(wèn)題在這種形式下簡(jiǎn)捷解決。常見(jiàn)的有構(gòu)造圖形,構(gòu)造方程,構(gòu)造恒等式,構(gòu)造函數(shù),構(gòu)造反例,構(gòu)造抽屜,構(gòu)造算法等。
二、映射的技巧:
它的基本形式是RMI原理。令R表示一組原像的關(guān)系結(jié)構(gòu)(或原像系統(tǒng)),其中包含著待確定的原像 ,令 表示一種映射,通過(guò)它的作用把原像結(jié)構(gòu)R被映成映象關(guān)系結(jié)構(gòu)R*,其中自然包含著未知原像 的映象 。如果有辦法把 確定下來(lái),則通過(guò)反演即逆映射 也就相應(yīng)地把 確定下來(lái)。取對(duì)數(shù)計(jì)算、換元、引進(jìn)坐標(biāo)系、設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型,構(gòu)造發(fā)生函數(shù)等都體現(xiàn)了這種原理。建立對(duì)應(yīng)來(lái)解題,也屬于這一技巧。
三、遞推的技巧:
如果前一件事與后一件事存在確定的關(guān)系,那么,就可以從某一(幾)個(gè)初始條件出發(fā)逐步遞推,得到任一時(shí)刻的結(jié)果,用遞推的方法解題,與數(shù)學(xué)歸納法(但不用預(yù)知結(jié)論),無(wú)窮遞降法相聯(lián)系,關(guān)鍵是找出前號(hào)命題與后號(hào)命題之間的遞推關(guān)系。
四、區(qū)分的技巧:
當(dāng)“數(shù)學(xué)黑箱”過(guò)于復(fù)雜時(shí),可以分割為若干個(gè)小黑箱逐一破譯,即把具有共同性質(zhì)的部分分為一類,形成數(shù)學(xué)上很有特色的方法——區(qū)分情況或分類,不會(huì)正確地分類就談不上掌握數(shù)學(xué)。
有時(shí)候,也可以把一個(gè)問(wèn)題分階段排成一些小目標(biāo)系列,使得一旦證明了前面的情況,便可用來(lái)證明后面的情況,稱為爬坡式程序。比如,解柯西函數(shù)方程就是將整數(shù)的情況歸結(jié)為自然數(shù)的情況來(lái)解決,再將有理數(shù)的情況歸結(jié)為整數(shù)的情況來(lái)解決,最后是實(shí)數(shù)的情況歸結(jié)為有理數(shù)的情況來(lái)解決。
區(qū)分情況不僅分化了問(wèn)題的難度,而且分類標(biāo)準(zhǔn)本身又附加了一個(gè)已知條件,所以,每一類子問(wèn)題的解決都大大降低了難度。
五、染色的技巧:
染色是分類的直觀表現(xiàn),在數(shù)學(xué)競(jìng)賽中有大批以染色面目出現(xiàn)的問(wèn)題,其特點(diǎn)是知識(shí)點(diǎn)少,邏輯性強(qiáng),技巧性強(qiáng);同時(shí),染色作為一種解題手段也在數(shù)學(xué)競(jìng)賽中廣泛使用。下面是一些熟知的結(jié)果。
1.在(點(diǎn))二染色的直線上存在相距1或2的同色兩點(diǎn);
2.在(點(diǎn))二染色的直線上存在成等差數(shù)列的同色三點(diǎn);
3.在(點(diǎn))二染色的平面上存在邊長(zhǎng)為1或 的單色正三角形(三個(gè)頂點(diǎn)同色的三角形);
4.設(shè)T1,T2是兩個(gè)三角形,T1有一邊長(zhǎng)1,T2一邊長(zhǎng) ,若將平面作(點(diǎn))二染色,則恒可找到一個(gè)全等于T1或T2的單色三角形;
5.在(點(diǎn))三染色的平面上,必有相距為1的兩點(diǎn)同色;
6.在(點(diǎn))三染色的平面上,必存在一個(gè)斜邊為1的直角三角形,它的三個(gè)頂點(diǎn)是全同色的或是全不同色的;
7.在(邊)染色的六階完全圖中必有單三角形(三邊同色);
8.在(邊)染色的六階完全圖中至少有兩個(gè)單色三角形。
六、極端的技巧:
某些數(shù)學(xué)問(wèn)題中所出現(xiàn)的各個(gè)元素的地位是不平衡的,其中的某個(gè)極端元素或某個(gè)元素的極端狀態(tài)往往具有優(yōu)先于其它元素的特殊性質(zhì),而這又恰好為解題提供了突破口,從極端元素入手,進(jìn)而簡(jiǎn)捷地解決問(wèn)題,這就是通常所說(shuō)的“極端原理”。
七、對(duì)稱的技巧:
對(duì)稱性分析就是將數(shù)學(xué)的對(duì)稱美與題目的條件或結(jié)論相結(jié)合,再憑借知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與審美直覺(jué),從而確定解題的總體思想或入手方向。其實(shí)質(zhì)是美的啟示、沒(méi)的追求在解題過(guò)程中成為一股宏觀指導(dǎo)的力量。著名物理學(xué)家楊振寧曾高度評(píng)價(jià)對(duì)稱性方法:“當(dāng)我們默默考慮一下這中間所包含的數(shù)學(xué)推理的優(yōu)美性和它的美麗完整性,并以此對(duì)比它的復(fù)雜的、深入的物理成果,我們就不能不深深感到對(duì)對(duì)稱定律的力量的欽佩”。
八、配對(duì)的技巧:
配對(duì)的形式是多樣的,有數(shù)字的湊整配對(duì)或共軛配對(duì),有解析式的對(duì)稱配對(duì)對(duì)或整體配對(duì),有子集與其補(bǔ)集的配對(duì),也有集合間象與原象的配對(duì)。凡此種種,都體現(xiàn)了數(shù)學(xué)和諧美的追求與力量,小高斯求和(1+2+…+99+100)首創(chuàng)了配對(duì)。
九、特殊化的技巧:
特殊化體現(xiàn)了以退求進(jìn)的思想:從一般退到特殊,從復(fù)雜退到簡(jiǎn)單,從抽象退到具體,從整體退到部分,從較強(qiáng)的結(jié)論退到較弱的結(jié)論,從高維退到低維,退到保持特征的最簡(jiǎn)單情況、退到最小獨(dú)立完全系的情況,先解決特殊性,再歸納、聯(lián)想、發(fā)現(xiàn)一般性。華羅庚先生說(shuō),解題時(shí)先足夠地退到我們最易看清楚問(wèn)題的地方,認(rèn)透了、鉆深了,然后再上去。特殊化既是尋找解題方法的方法,又是直接解題的一種方法。
十、一般化的技巧:
推進(jìn)到一般,就是把維數(shù)較低或抽象程度較弱的有關(guān)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為維數(shù)較高、抽象程度較強(qiáng)的問(wèn)題,通過(guò)整體性質(zhì)或本質(zhì)關(guān)系的考慮,而使問(wèn)題獲得解決,離散的問(wèn)題可以一般化用連續(xù)手段處理,有限的問(wèn)題可以一般化用數(shù)學(xué)歸納法處理,由于特殊情況往往涉及一些無(wú)關(guān)宏旨的細(xì)節(jié)而掩蓋了問(wèn)題的關(guān)鍵,一般情況則更明確地表達(dá)了問(wèn)題的本質(zhì)。波利亞說(shuō):“這看起來(lái)矛盾,但當(dāng)從一個(gè)問(wèn)題過(guò)渡到另一個(gè),我們常?吹,新的雄心大的問(wèn)題比原問(wèn)題更容易掌握,較多的問(wèn)題可能比只有一個(gè)問(wèn)題更容易回答,較復(fù)雜的定理可能更容易證明,較普遍的問(wèn)題可能更容易解決。”希爾伯特還說(shuō):在解決一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題時(shí),如果我們沒(méi)有獲得成功,原因常常在于我們沒(méi)有認(rèn)識(shí)到更一般的觀點(diǎn),即眼下要解決的只不夠是一連串有關(guān)問(wèn)題的一個(gè)環(huán)節(jié)。
十一、數(shù)字化的技巧:
數(shù)字化的好處是:將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題的同時(shí),還將抽象的推理轉(zhuǎn)化為具體的計(jì)算。
十二、有序化的技巧:
當(dāng)題目出現(xiàn)多參數(shù)、多元素(數(shù)、字母、點(diǎn)、角、線段等)時(shí),若按一定的規(guī)則(如數(shù)的大小,點(diǎn)的次序等),將其重新排列,則排序本身就給題目增加了一個(gè)已知條件(有效增設(shè)),從而大大降低問(wèn)題的難度。特別是處理不等關(guān)系時(shí),這是一種行之有效的技巧。
十三、不變量的技巧:
在一個(gè)變化的數(shù)學(xué)過(guò)程中常常有個(gè)別的不變?cè)鼗蛱厥獾牟蛔儬顟B(tài),表現(xiàn)出相對(duì)穩(wěn)定的較好性質(zhì),選擇這些不變性作為解題的突破口是一個(gè)好主意。
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