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怎麼引入數學中找規律問題

圖文 更新时间:2024-11-20 20:24:01
數學研習方法——尋找一般規律

對于中小學的數學學習者而言,學習方法非常重要,用帶着研究的方法去學習數學,其效果必然會事半功倍。

怎麼引入數學中找規律問題(數學研習方法)1

圖1

美籍華人陳省身教授,是當代舉世聞名的數學家,他十分關心祖國數學科學的發展,人們稱贊他是"中國青年學子的數學總教練"。

1980年,陳教授在北京大學的一次講學中語驚四座:"人們常說,三角形的内角和是180度,但這是不對的。"

大家愕然,怎麼回事?三角形的内角和是180度,這不是數學常識嗎?接着,這位老教授對大家的疑問做出了精辟的解答:

說"三角形内角和為180度"不對,不是說這個事實不對,而是說這種看問題的方法不對,應當說"三角形的外角和是360度!"。

把眼光盯住内角,隻能看到:

三角形的内角和是180度;

四邊形的内角和是360度;

五邊形的内角和事540度;

……

n邊形的内角和是(n-2)×180度。

這就找到了一個計算内角和的公式,公式裡出現了邊數n。

如果看外角呢?

三角形的外角和是360度;

四邊形的外角和是360度;

五邊形的外角和是360度;

……

任意n邊形的外角和都是360度。

這就把多種情形用一種簡單的結論概括起來了。用一個與n無關的常數代替了與n有關的公式,找到了更一般的規律。

設想一隻螞蟻在多邊形的邊界上繞圈子(圖2),每經過一個頂點,它前進的方向就要改變一次,改變的角度恰好是這個頂點處的外角。爬了一圈,回到原處,方向和出發時一緻了,角度改變量之和恰好是360度。

怎麼引入數學中找規律問題(數學研習方法)2

圖2

這樣看問題,不但給"多邊形外角和等于360度"這條普遍規律找到了直觀上的解釋,而且立刻把我們的眼光引向了更廣闊的天地。

一條凸的閉曲線——卵形線,談不上什麼内角和與外角和。可是螞蟻在上面爬的時候,它的方向也在時時改變。它爬一圈,角度改變量之和仍是360度(圖3)。

怎麼引入數學中找規律問題(數學研習方法)3

圖3

"外角和為360度",這條規律适用于凸封閉曲線!不過,叙述起來, 要用"方向改變量之和"來代替"外角和"罷了。

對于凹多邊形,就要把"方向改變量總和"改為"方向改變量的代數和"(圖3)。不妨約定:逆時針旋轉的角為正角,順時針旋轉的角為負角。當螞蟻在圖示的凹四邊形的邊界上爬行的時候,在A1,A2,A4處,由方向改變所成的角是正角:∠1,∠2,∠4;而在A3處,由方向改變所成的角是負角:∠3。如果仔細計算一下,這四個角正負抵消,代數和恰好是360度。

怎麼引入數學中找規律問題(數學研習方法)4

圖4

從普通的、衆所周知的事實出發,步步深入、推廣,挖掘出廣泛适用的深刻規律,對一個普通的數學學習者來說,是一個提升數學基礎的好方法,也有助于培養窮追不舍、孜孜以求探索真理的精神。

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