美籍匈牙利数学家、数学教育家乔治·波利亚说:“学习数学的主要目的是解题。”解题的价值不是答案本身,而是弄清是怎样想到这个解法的,是什么促使你这样做,这样想。什么是数学技能?数学技能就是解题能力,不仅能解一般性的问题,而且能解决需要某种程度的独立思考、具有判断力和想象力的问题。因此,换元法、配方法、反证法、数学归纳法、构造法等数学的基本方法是我们必须掌握的。下面我们略举几例进行说明。
例1 (李白买酒问题)无事街上走,提壶去买酒;遇店加一倍,见花喝一斗;三遇店和花,喝光壶中酒。试问壶中原有多少酒?
解法1 逆推法(从右向左推)
店—花—店—花—店—花
解法2 顺推法(从左向右推)。
假设壶中原有x斗酒。
店—花—店—花—店—花
x—2x—2x-1—4x-2—4x-3—8x-6—8x-7(完)
例2 (百僧分馒头问题)一百馒头一百僧,大僧三个更无争,小僧三人分一个,大小和尚各几丁?
解法1 假设置换法。
假设这100个和尚全是大和尚,那么应吃馒头3×100=300个,少了200个馒头。
现以3个大和尚换3个小和尚,就可少吃3×3-1=8个馒头。
于是置换200÷8=25次就符合要求,所以有大和尚25人,小和尚75人。
解法2 分组法。
由题意知1个大和尚加3个小和尚共4个和尚吃馒头3+1=4个,
由此可将1个大和尚与3个小和尚分为1组,显然可分为25组,
从而有大和尚25人,小和尚75人。
解法3 假设大和尚有x人,那么小和尚有(100-x)人。
由题意列方程3x+(100-x)÷3=100,解得x=25。
例3 若以数字表示诗中各字如下:
解法1 试算法。记号:a(b)中,a表示四字成语中第几个字,b表示诗中的数字。
由此得18,2,13,14;即“一日千里”。
解法2 列方程。
例4 已知a,b,c,d∈R,且a+b+c+d+e=8,a2+b2+c2+d2+e2=16,试确定e的最大值。
解法1 多次应用判别式法。
消去a:(8-b-c-d-e)2+b2+c2+d2+e2=16⇒
2b2-2(8-c-d-e)b+(8-c-d-e)2+c2+d2+e2-16=0。
由b∈R,有(www.xing528.com)
所以3c2-2(8-d-e)c+(8-d-e)2-2(16-d2-e2)≤0。
由c∈R,有
所以4d2-2(8-e)d+(8-e)2-3(16-e2)≤0,
解法2 构造函数。
解法3 应用柯西不等式。
证法1 应用柯西不等式。
证法2 应用a2+b2≥2ab。
证法5 增量法。
证法6 数学归纳法,极端原理。
(2)当n=k时,假设结论成立,即有
要证,当n=k+1时,有
事实上,所给不等式是轮换对称式,于是可设
xk+1=max{x1,x2,xk,…,xk+1},
由②式,
由(1)(2)知结论对所有n≥1均成立。
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