数学基础思维的三个方法 数学思维转化思想(1)

如同前面文章讲过,化归是转化和归结的意思,是数学学习中比较常用的思想方法。化归的根本原则就是“简单化”,这也是数学的魅力之一。其中最常用的是“一般化为特殊”。因为最早的数学发现,都是从“特殊”开始的,然后一步步演绎发展。前面讲过特殊的“数”,今天讲一些特殊的“形”。一个最朴素的例子,就是乘法个乘方:由相同的数相加,人们发明了乘法,相同的数相乘,人们又发明了乘方。

在特殊的“形”里面,蕴含着特殊的规律,这就是引领我们探索未知的向导。

(1)等差关系

例题1:一个经典例题,就是连续自然数的求和:

1 2 3 …… 99 100=?

由于对等差关系的观察,可以发现收尾两个数1和100的和是101,以此类推,2 99=101,………,一共有55对。

于是,可以得出:

1 2 3 …… 99 100=100/2*(100 1)=5050

例题2:1/2 1/6 1/12 1/20=?

这也是非常典型的一道题。仔细观察每一项的分母,可以发现,每个分母都可以分解为两个相邻整数的成绩,如12=3*4,……,那么,

1/12=1/(3*4)=(4-3)/(3*4)=1/3-1/4

于是:

1/2 1/6 1/12 1/20

=1/1-1/2 1/2-1/3 1/3-1/4 1/4-1/5

=1/1-1/5

=4/5

例题3:1*2 2*3 3*4 4*5 6*7 …… 19*20=?

从题目可以看出,每一项都是相邻整数的乘积,即n*(n 1):

n*(n 1)

=[n*(n 1)*(n 2)-(n-1)*n*(n 1)]/3,

如:3*4=[3*4*5-2*3*4]/3

那么,

原式=[1*2*3 - 0*1*2 2*3*4 - 1*2*3 3*4*5 -2*3*4 …… 19*20*21 - 18*19*20 ] / 3

= [ 19*20*21 - 0*1*2 ] / 3

= 19*20*7

= 2660

(2)等比关系

例题4:1 5 5^2 5^3=?

本题的相邻两项比值相等,比值是5。

设原式等于n,原式乘以5,

则5n=5 5^2 5^3 5^4

5n-n=5^4-1=625-1=624

n=156

(3)对称关系

一个代数式中,如果各参数循环代替后,代数式的值不变,则这个代数式具有对称关系或者轮换对称关系。如: a^2(b-c) b^2(c-a) c^2(a-b),1/a 1/b 1/c-1/(abc)。

轮换对称关系有个性质,就是当进行某种变换时,各项具有相同的变化规律,且仍具有对称关系,因此就有机会进行约分或者相消。

例题5:若ab bc ca=0,求:(a b)/c (b c)/a (c a)/b

这是一个典型的轮换对称关系式。

原式=(a b)/c 1 (b c)/a 1 (c a)/b 1-3

=(a b c)/c (a b c)/a (c a b)/b-3

=(a b c)(1/a 1/b 1/c)-3

=(a b c)(ab bc ca)/(abc)-3

=0-3

=-3

(4)公式法

公式是数学家们对各种特殊性的计算进行研究,得出的具有一定普遍性的计算方法。在中小学的学习中,准确的应用公式是学好数学的必有之路,也是一条捷径。

常用的公式如“平方和”公式、“平方差”公式,等等。同学们不但需要记住这些公式,还应该学会推导公式,这样才会熟记于心,并能快速反应。

例题6:

求:1^2-2^2 3^2-4^2 …… (n-1)^2-n^2,(假定n为偶数)

通过审题,可以发现套用平方差公式,能够使解题简化:

原式=(1 2)*(1-2) (3 4)*(3-4) …… (n-1 n)*(n-1-n)

=-(1 2 3 …… n)

(5)总结:

数学的发展就是在一个个特殊问题的解决过程中,一步步向前推进的。我们举的这些例子,不过是沧海一粟而已。因此同学们在学习中,不但要养成发现特殊、利用特殊的习惯,巧用特殊,还要注意积累和总结。

怎样培养这种能力呢?办法只有一个,就是“刻意练习”。

(6)最后留一道思考题,大家可以在讨论区留言。比较:

√12 - √11 和 √11 - √10 的大小。

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