摘要:運(yùn)用逆向思維方法,使一些較難解決的問題迎刃而解,如這篇文章中涉及的三類問題,其解法都比較巧妙。
關(guān)鍵詞:逆向思維;均分法;迭代
逆向思維是思維的一種方式,這種所謂是從要解決問題的結(jié)論入手。在解決某些問題時,這種思維別出心裁,相當(dāng)有效。比如,試求出一個四位數(shù),使其等于它的4位數(shù)字之和的4次方,文[1]的解法就很特別,是運(yùn)用逆向思維的一個范例。
下面將從幾個方面試用這種方法。
1 從一個數(shù)學(xué)游戲談起
例1 設(shè)有甲乙兩人對奕。游戲規(guī)則是:兩人輪流數(shù)出一組連續(xù)的自然數(shù),至少數(shù)1個,至多可數(shù)10個,前面的人數(shù)到n停止,后面的人接著從n+1數(shù)起,誰恰好數(shù)到100,就算勝利。試提供一種制勝方法。
分析:如果用順向思維,設(shè)甲第一個數(shù),從1開始,數(shù)到某個數(shù)止住,那簡直無從下手,因?yàn)樗荒茴A(yù)知乙怎么數(shù)。甲乙雙方都有一個最佳停止問題。
我們不妨用逆向思維,甲欲取勝,即最后一次由甲數(shù)到100。倒數(shù)第二次由乙數(shù),倒數(shù)第三次由甲數(shù),倒數(shù)第三次甲的最佳停止數(shù)是多少?不難看出這個最佳停止數(shù)是89,乙從90開始,不管他數(shù)的個數(shù)還是連續(xù)數(shù)2~10個數(shù),甲有把握數(shù)出100,這個89的來源是89=100-(1+10)=最終目的數(shù)-(最少數(shù)出數(shù)+最多數(shù)出數(shù))。
從此逆推,倒數(shù)第五次甲的最佳停止數(shù)是89-(1+10)=78
繼續(xù)逆推,甲的最佳停止數(shù)依次是1,12,23,34,45,56,67,78,89。
如果甲第一個數(shù),依次在上述最佳停止數(shù)處停止,則無論乙怎么數(shù),不論乙智商如何高,甲肯定取勝。但游戲規(guī)則是公平的,可能是乙先數(shù),即使由甲先數(shù),為了不曝露目標(biāo),開頭幾次,也不必在最佳停止處停止。制造假象,使乙摸不著頭緒,但接近目標(biāo)時,必須在最佳停止處停止。
稍微變通一下,如果最少 5個,最多數(shù)10個,則最佳停止處為
100-k(5+10)=100-15k(k=1,2,3,4,5,6),即最佳停止處依次為10,25,40,55,70,85。
2 兩分法
例2 假定甲心中確定一個1000以內(nèi)的自然數(shù),由乙猜這個數(shù),乙可提出若干問話,甲只能以“是”,“否”作答,試為乙設(shè)計一種最佳方案,使乙提問次數(shù)最少。
方法:下面是乙與甲的對話:
乙:(這個數(shù))大于512? 甲:否
乙:大于256? 甲:否
乙:大于128? 甲:是
乙:大于192? 甲:否
乙:大于160? 甲:否
乙:大于144? 甲:是
乙:大于152? 甲:是
乙:大于156? 甲:否
乙:大于154? 甲:是
乙:大于155? 甲:是
如此回答10次,乙最后猜出該數(shù)是156。
方法的理論依據(jù):因?yàn)?10=1024>1000,用二均分法將1024逐次二等分,這也是逆向思維的應(yīng)用,因?yàn)?19<1000000<220,因此為了猜出一百萬中的某數(shù),只需要進(jìn)行20次問話即可。
方法妙用:如果某財務(wù)部門的1000筆會計賬與現(xiàn)金賬的累計數(shù)不相符,不知差錯在何處,為核查(假定只有一處差錯),可采用如上的方法,先核對序號512的會計賬與現(xiàn)金賬,看累計數(shù)是否相符,如不相符,再核對序號216的兩種帳目……
核查10次,即可把差錯找到。
3 計算非完全平方數(shù)的平方根
設(shè) .
分析
則有
(3.1)
(3.1)的導(dǎo)出是逆向思維的運(yùn)用。
令
則(3.1)變?yōu)?/DIV>
我們運(yùn)用下述定理
定理3.1 若
則方程的一個根可用
來逼近,這就是所謂逐次逼近法,證明從略。
關(guān)于迭代的深入研究,可參看[2]。
將定理3.1用于(3.1)式,并設(shè)m=2,就得下例。
例3 試求 的近似值
解 (3.1)變?yōu)椋?
取
計算可為下簡化:
設(shè)已有
于是
化 小數(shù)點(diǎn)后的前7位數(shù)字都是準(zhǔn)確的。
參考文獻(xiàn):
[1] 陳育強(qiáng).抓住本質(zhì)屬性,巧解數(shù)學(xué)問題[J].邵陽師范高等專科學(xué)校學(xué)報,2001,23(2):80~81.
[2] 張景中,李 浩.實(shí)迭代[M].長沙:湖南教育出版社,1991.