摘要:运用逆向思维方法,使一些较难解决的问题迎刃而解,如这篇文章中涉及的三类问题,其解法都比较巧妙。
关键词:逆向思维;均分法;迭代
逆向思维是思维的一种方式,这种所谓是从要解决问题的结论入手。在解决某些问题时,这种思维别出心裁,相当有效。比如,试求出一个四位数,使其等于它的4位数字之和的4次方,文[1]的解法就很特别,是运用逆向思维的一个范例。
下面将从几个方面试用这种方法。
1 从一个数学游戏谈起
例1 设有甲乙两人对奕。游戏规则是:两人轮流数出一组连续的自然数,至少数1个,至多可数10个,前面的人数到n停止,后面的人接着从n+1数起,谁恰好数到100,就算胜利。试提供一种制胜方法。
分析:如果用顺向思维,设甲第一个数,从1开始,数到某个数止住,那简直无从下手,因为他不能预知乙怎么数。甲乙双方都有一个最佳停止问题。
我们不妨用逆向思维,甲欲取胜,即最后一次由甲数到100。倒数第二次由乙数,倒数第三次由甲数,倒数第三次甲的最佳停止数是多少?不难看出这个最佳停止数是89,乙从90开始,不管他数的个数还是连续数2~10个数,甲有把握数出100,这个89的来源是89=100-(1+10)=最终目的数-(最少数出数+最多数出数)。
从此逆推,倒数第五次甲的最佳停止数是89-(1+10)=78
继续逆推,甲的最佳停止数依次是1,12,23,34,45,56,67,78,89。
如果甲第一个数,依次在上述最佳停止数处停止,则无论乙怎么数,不论乙智商如何高,甲肯定取胜。但游戏规则是公平的,可能是乙先数,即使由甲先数,为了不曝露目标,开头几次,也不必在最佳停止处停止。制造假象,使乙摸不着头绪,但接近目标时,必须在最佳停止处停止。
稍微变通一下,如果最少 5个,最多数10个,则最佳停止处为
100-k(5+10)=100-15k(k=1,2,3,4,5,6),即最佳停止处依次为10,25,40,55,70,85。
2 两分法
例2 假定甲心中确定一个1000以内的自然数,由乙猜这个数,乙可提出若干问话,甲只能以“是”,“否”作答,试为乙设计一种最佳方案,使乙提问次数最少。
方法:下面是乙与甲的对话:
乙:(这个数)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,乙最后猜出该数是156。
方法的理论依据:因为210=1024>1000,用二均分法将1024逐次二等分,这也是逆向思维的应用,因为219<1000000<220,因此为了猜出一百万中的某数,只需要进行20次问话即可。
方法妙用:如果某财务部门的1000笔会计账与现金账的累计数不相符,不知差错在何处,为核查(假定只有一处差错),可采用如上的方法,先核对序号512的会计账与现金账,看累计数是否相符,如不相符,再核对序号216的两种帐目……
核查10次,即可把差错找到。
3 计算非完全平方数的平方根
设 .
分析
则有
(3.1)
(3.1)的导出是逆向思维的运用。
令
则(3.1)变为
我们运用下述定理
定理3.1 若
则方程的一个根可用
来逼近,这就是所谓逐次逼近法,证明从略。
关于迭代的深入研究,可参看[2]。
将定理3.1用于(3.1)式,并设m=2,就得下例。
例3 试求 的近似值
解 (3.1)变为:
取
计算可为下简化:
设已有
于是
化 小数点后的前7位数字都是准确的。
参考文献:
[1] 陈育强.抓住本质属性,巧解数学问题[J].邵阳师范高等专科学校学报,2001,23(2):80~81.
[2] 张景中,李 浩.实迭代[M].长沙:湖南教育出版社,1991.