數學家給出的解題思路,生活困惑的你及高考學子,錯過將會後悔

教育部透露,目前,全國31個省高三年級學生均已返校復學,各地中學根據調整後的高考時間優化調整教學計劃安排,結合實際情況制訂今年高考的疫情防控工作標準和具體工作方案,有條不紊地推進高考各項準備工作。如何獲得高分成了大家關注的焦點,要獲得高分,最終的落腳點是如何更好的解題。

最近,在看一本書《怎樣解題: 數學競賽攻關寶典》,書中介紹了好多解題方法,這些方法不知可以用來解題,還能用於解決人生的困惑,現與大家共同分享。

本書由著名數學家喬治·波利亞所著。書中波利亞講解並非是具體的數學知識,而是解答數學問題的底層邏輯。因此,這本書,成為無數數學愛好者刻苦鑽研的武林秘籍。

就算不搞數學研究,波利亞的數學思維也可以遷移到更廣或者場景中。即使是我們每天所要解決各種生活中的問題,小到衣食住行,大到人生抉擇,《怎樣解題》一書中提供的思考方法,都能幫助我們更好地解決這些問題。

波利亞在書中寫到:解題是一種實踐性技能,我們可以通過模仿和實踐來學會任何一種實踐性技能。

如何開始解題?

萬事開頭難,解題也是一樣。當我們面對一道問題,我們應該哪裡開始呢?波利亞告訴我們,應該從題目的敘述開始,讓自己熟悉題目並且理解題目。

這個過程乍一看,好像是老生常談,沒什麼新鮮的,實際上,至關重要。理解題目的過程,就是你制定目標的過程,你的目標越清晰,你越知道自己應該用什麼樣的策略對待這道題目,同時,你也能把更多的注意力放在解題的過程中。

如何快速理解題目?

第一種方法,叫做類比。

核心的策略是,找一種我們熟悉的東西,它的特性和題目類似。這樣,我們就能借助熟悉的東西去理解陌生的東西。

有一個笑話:一位數學家想改行,去消防隊應徵消防員,消防隊長說那我面試一下你,帶數學家去了消防隊後邊的小巷,巷子裡面有一間倉庫,一個消防栓和一卷軟管。

消防隊長問:如果倉庫起火了,你怎麼辦呢?數學家說:我把軟管接在消防栓上,打開水龍頭,把火澆滅。

消防隊長說:不錯不錯。如果倉庫沒有起火,那你怎麼辦呢?數學家想了半天說:那我就把倉庫點著。消防隊長說:啊?為什麼這樣?數學家說:這樣,我就把問題簡化為一個我已經解決過的問題了。

這雖然只是一個段子,實際情況當然不會這樣。但我們能看出一點,那就是用已經解決過的問題,去類比尚未解決了問題,這是數學家們經常使用的思維方式。

第二種方法是藉助圖形。

如果面對的是幾何問題,我們當然要畫圖,可是面對其他問題,波利亞也強烈建議我們用圖形幫助我們理解題目。

第三種方法叫分解和重組。

面對困難是,我們不可能事先知道哪些細節最終會是必要的,哪些又不會是。如果不看看細節,只考慮整體,又未必能深入的理解這道題目。

聰明的做法是不斷切換視角。先整體觀察題目,然後觀察細節,一個細節打動了你,於是你對它集中注意力,再接下來觀察另一個細節,每個細節都觀察到了之後,再回到整體。

最後,把不同的細節組合起來,看看能不能有新的收穫。

這三種方法的背後,其實是一個基本策略:先儘可能清晰、生動地使整個題目形象化。如果能把抽象的概念變得形象就說明你已經成功理解題目了。

除此之外,波里亞還特別提醒我們,在理解題目時,要死死盯住一點——就是題目中的未知量。

有一道這樣的題目:一隻熊向正南走一公里,然後改變方向,向正東走一公里,再向正北走一公里,此時他正好回到了起點,請問這隻熊是什麼顏色的?

這道題的未知量是什麼?是一隻熊的顏色。但是,怎麼能從數學數據中得出一隻熊的顏色呢?這有點奇怪。

通常情況下,向南一公里向東一公里,再向北一公里,應該再向西走一公里才能回到出發點。那為什麼這隻熊,按照題目的方式,只走了三公里就能回到出發點呢?這個矛盾點,才是這道題真正的未知量。

走三條線,回到起點那就應該是個三角形,向南、向東再向北,可以走出一個三角形嗎?有了。站在北極點,朝著任何一個方向走,都是向南走,而從任何一個位置向北極點走,都是向北走。這樣的話,這隻熊從北極點出發,向南、向東、向北就可以走一個三角形,回到出發點。

既然是北極點附近,那麼這隻熊應該是一隻北極熊,當然就是白色的。

你看,抓住未知量,你就抓住了題目的關鍵。類比、畫圖,還有分解和重組,這些方法也能幫助你更好地理解題目。

如何找解題思路?

思路並非就像動畫片裡一樣,腦中一個小燈泡突然亮起來,就算有了思路。其實尋找思路,有兩個非常好用的工具。

第一個工具,叫做特例。沒有思路的時候,不妨用特例幫助自己思考。

一個泛泛的問題,往往讓人有一種無法把握、無從下手,無法抓住裡面任何東西的感覺,這是因為條件太多,所以,看起來從哪個條件都沒法入手。那怎麼減少這種不確定性呢?可以先考慮一個特例,這樣就能使得問題的條件確定下來,幫助我們探一探問題的內部結構。

第二個工具,叫做逆向思維。正面思考感覺茫然的時候,不妨嘗試反過來推導。

就如同玩迷宮遊戲,從入口進去想要找到出口非常麻煩。如果把迷宮畫到紙上,這事兒就能變得非常簡單。從出口出發,尋找去入口的路線,這種逆向思維,往往就能簡單很多。

當你找到一個靈感,最後發現這個思路走不通,那也不必氣餒。因為你在尋找思路的過程,常常就是一個試錯的過程,你的猜想可能是錯誤的,但是這樣的猜想,通常至少會包含真理的一個片段。

一個錯誤的思路,並不代表沒有價值,根本沒有想法才是真正糟糕。

找到答案並非就是終點,還需要反思解題的過程。在回顧的過程中,你也許能找到一個更好的新解答,找出新的有趣的事實。就算沒有,如果你養成了以這種方式回顧和仔細檢查你的解答的習慣,你就將會獲得一些條理分明、隨時可以使用的知識。

這本書,對於不解數學題的你有什麼意義呢?它提供瞭解決問題的四個關鍵步驟:

第一步,熟悉題目並且理解題目。尤其是要抓住未知量,因為抓住了未知量,就是錨定了你的目標。

第二步,瞭解已知數據和未知量之間有什麼關係,尋找解題的思路,也就是為自己擬定一個方案。

第三步,執行方案。

第四步,驗證你得到了答案,確認它是否正確。

第五步,回顧,只有經過主動的回顧,你才可以把解題過程中用到的那些有創造性的手段,變成未來可以重複使用的方法。

有人說過:方法和手段大的不同,方法就是你用了兩次的手段。願備考的學子,困惑的你都能找到解決問題的方法。