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第28节:数学有一种惊人之美(2)


  数学的跌宕起伏之美,体现在它对一个人思维跨度的要求,特别是当你在苦苦思索中,突然眼前一亮,找到了解题的思路,那种对灵魂的巨大冲击,可以让一个人心情久久难以平静。

  再有就是茅塞顿开之美,凡是比较好的数学题目,往往都稍有些难度,当我们通过认真思考,突然找到它的答案,就会感受到一种豁然开朗的美。

  还有它的一题多解之美,有时候一个看似很平常的题目,但是可以找出七八种解法,而且每一种解法都隐含着一个非常美妙的技巧。

  再一个就是多题一解之美,数学可谓题海无边,但是只要注意归纳,就会发现,数学中的许多题目都是可以归类的,万变不离其宗。

  还有小题大做之美,本来这个题目看似很小,但是就像一个金矿的入口一样,背后潜藏着一个巨大的金矿,你一旦把窗和门打开,在你面前就是一座宝藏。在教学中有些内容,按照教学大纲的要求,可能只讲一节课,但我可以就这个问题,展开讲一周,甚至讲好几周。因为这个题,引发了我的一些情怀、一些感慨,竟然能够把整个数学都覆盖得到。

  我举一个小小的例子,这是过去数学课本上的一个题目,大家都觉得这种题目难度不大,而且也很基本。但就是这样一个题目,却潜藏着非常丰富的数学思想和数学方法,以至于让我讲了整整两周。

  这是过去中学课本上的一个题8-2x2-x>-1,因为这道题很基本,所以大家都会做。一般的做法就是,把x移到右边,因为这个不等式里边,最讨厌的就是那个根号,它是一个无理的东西,所以我为了处理这个根号,就把相关的闲杂人员全处理到右边去,把这个比较难对付的根号孤立起来。下面要采取的方法是去掉根号,但是如何去掉根号呢,得考虑这个不等式两边的非负性。于是就出现了这个不等式,一方面是,8-2x2≥0,保证这个根号下不是负数;另一方面是,x-1≥0,保证两边非负。在这个情况下,两边平方得到8-2x2>(x-1)2,这是得到的第一个不等式。第二个不等式,还是8-2x2≥0,因为根号下必须保证不能是负值,但是这个x-1,它当然可以是负的,所以第二种情况x-1<0,那么我们看到,只要是这两个不等式同时成立,原不等式肯定是成立的。于是原来不等式的解,就是这两个不等式组解集的并集。分别把这两个不等式解出来,然后一求并集,答案就出来了,这就是这个题的常规解法。

  我想几乎所有的学生都会采用这种解法,而且解完之后都感觉到完成任务了。其实这个题中间潜藏着一些伟大的数学思想和数学方法,可是用第一种解法没法儿发现。如果学数学仅满足于这种解法,就会陷入一种套路式、教条式的模式,很难了解到数学的波澜壮阔。我现在构造两个函数,一个是y=8-2x2,再一个是y=x-1,那么大家看,刚才这个问题就变了,变成这两个函数,谁比谁大的问题。大家注意,第一个函数,它是椭圆的上半部分,第二个的图形呢,它是一条直线,那么这个问题就变成了这条直线和椭圆相交,然后只要看看那两个图像的交点,就把这个题很简单地解出来了。本来是一个解不等式的问题,但是构造两个函数之后,通过求解交点,就转化成一个等式的解法,这是数学中的一个巨大的变化。大千世界相等是短暂的,不等是永恒的,但是利用了这种函数思想,就能够抓住相等的那一刹那,解决永恒的不等的问题,它的智慧就在这儿。第二种方法简洁,解法正确率高,更重要的是,这第二种解法体现出数学的一个非常重要的思想,就是数形结合。

 


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