數(shù)學(xué)思維工具(一):等價轉(zhuǎn)換

數(shù)學(xué)考試不僅僅考驗(yàn)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維,而且要考驗(yàn)解題的效率腹殿,因?yàn)閷W(xué)生需要在規(guī)定的時間內(nèi)把題解完舷蒲。即便試卷上所有的題我們都有解題的思路,但是無法在規(guī)定的時間內(nèi)完成,我們也無法獲得相應(yīng)的成績昧捷。

思維工具就是提升我們解題效率的工具闲昭,正如我們要去往一個目的地,盡管我們知道正確的方向靡挥,走路去的話依然要花費(fèi)很多的時間序矩,借由汽車這個工具,可以大大減少我們到達(dá)目的地的時間跋破。

數(shù)學(xué)思維工具有很多個簸淀,今天要談的是“等價轉(zhuǎn)換”。

用描述的方式去解釋等價轉(zhuǎn)換就是:在數(shù)學(xué)上毒返,能構(gòu)成等式的兩個量可以互相轉(zhuǎn)換租幕。比如:a=b+c,“a”和“b+c”可以互相轉(zhuǎn)換拧簸;a=b-c劲绪,“a”和“b-c”可以互相轉(zhuǎn)換......等等。

下面盆赤,我用一個簡單的數(shù)學(xué)例子來進(jìn)一步說明等價轉(zhuǎn)換在解題中的作用珠叔。

解二元一次方程組:

3x -? ? y? ? = 0? ? ? ? ? ①

5x +? 7y? ? = 10? ? ? ? ②

解二元一次方程組有兩種方法,一種叫加減消元法弟劲,一種叫代入消元法祷安。代入消元法用的就是等價轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)思維,這是我們接下來要說明的方法兔乞。

首先汇鞭,將①式變形成:y = 3x. 因此,”y“和”3x“可以互相轉(zhuǎn)換庸追。

將②式中的“y”轉(zhuǎn)換成"3x"霍骄,于是②式變成:5x + 7 × 3x = 5x + 21x =26x=10.

通過等價轉(zhuǎn)換,我們把一個二元一次方程變成了一個一元一次方程淡溯,這樣就可以先把一個未知量的值解出來读整,把這個未知量的值代入其中一個方程后,又可以把二元一次方程變成包含另一個未知量的一元一次方程咱娶,從而解出另一個未知量的值米间。

下面,我們通過案例來說明怎么在解題中利用等價轉(zhuǎn)換的思維工具膘侮。


按照一般的解題方式屈糊,先通分,然后去掉分母琼了。這樣做的話逻锐,去分母后將會出現(xiàn)4次方程。我們知道,次數(shù)越高昧诱,解題難度越大晓淀。

方程中包含分式,去分母是必須執(zhí)行的步驟盏档。所以凶掰,問題不在于去分母,而是如何做到去分母后把未知量的次數(shù)降下來妆丘。

因此锄俄,解題的關(guān)鍵變成如何降次局劲。

因?yàn)榉匠讨械姆帜负?次項(xiàng)式勺拣,所以去分母后會出現(xiàn)4次項(xiàng)(通分時,2次項(xiàng)和2次項(xiàng)相乘變成4次項(xiàng))鱼填。也就是說如果分母中的式是1次項(xiàng)式药有,去分母后就只出現(xiàn)2次項(xiàng)式大州。而解一元二次方程比解一元四次方程容易得多桩撮。

因此,解題的關(guān)鍵變成怎么把方程中的一元二次項(xiàng)式變成一元一次項(xiàng)式锨推。

我們把方程中包含未知量“x”的項(xiàng)式找出來赘理,即:x2-2x+3宦言、x2-2x+2.我們發(fā)現(xiàn)這兩個多項(xiàng)式二次項(xiàng)和一次項(xiàng)的系數(shù)都相等。這個發(fā)現(xiàn)至關(guān)重要商模,因?yàn)槲覀兛梢园阉鼈兛醋鲆粋€整體奠旺,即把“x2-2x”看作一個整體。

這時候施流,等價轉(zhuǎn)換就派上用場了响疚。我們令y=x2-2x (構(gòu)造等式關(guān)系),然后把x2-2x+3瞪醋、x2-2x+2中的“x2-2x”轉(zhuǎn)換成“y”.于是忿晕,x2-2x+3=y+3,x2-2x+2=y+2.這樣的話银受,原方程就變成包含未知量“y”的方程践盼,而“y”的最高次數(shù)只有1次,因此宾巍,去分母后的方程就變成包含未知量“y”的一元二次方程宏侍。解出未知量“y”的值后,把“y”的值代入“y=x2-2x”中蜀漆,又變成包含未知量“x”的一元二次方程谅河。

因此,通過等價轉(zhuǎn)換,我們在解題過程中只需要解一元二次方程绷耍,而避開了難度高得多的一元四次方程吐限。


幾何題的證明過程,在邏輯學(xué)上被稱為三段論推理方式——a=b褂始,b=c诸典,所以a=c.在數(shù)學(xué)上,就是通過等價轉(zhuǎn)換推導(dǎo)出結(jié)論的過程崎苗。

在幾何題中狐粱,解題的關(guān)鍵在于能構(gòu)建起與結(jié)論有關(guān)的各個量之間的等式。這要求我們在學(xué)習(xí)的過程中胆数,歸納能構(gòu)建等式的各種性質(zhì)定理肌蜻。如:等邊三角形的三條邊相等,三個角都等于60o必尼;兩直線平行蒋搜,同位角相等;兩個三角形全等判莉,對應(yīng)邊和對應(yīng)角相等豆挽;兩個三角形相似,對應(yīng)角相等券盅,對應(yīng)邊的比例相等帮哈;一個圓內(nèi)相等的弦對應(yīng)的圓周角相等……等等。這樣做锰镀,能讓我們解題時娘侍,能更快把題目和相關(guān)原理對接起來。

有關(guān)等價轉(zhuǎn)換在幾何題中的應(yīng)用案例互站,我在幾何題專題的文章中將詳細(xì)說明私蕾。


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說說我自己以及我的想法

畢業(yè)于深圳大學(xué)經(jīng)濟(jì)系

一個從事股票投資鐘情于商業(yè)模式研究沉迷在教育中的文學(xué)愛好者

大學(xué)畢業(yè)曾在幾百位金融高材生中競爭到香港某金融機(jī)構(gòu)唯一一個股票研究培訓(xùn)生席位容贝。

曾于香港和深圳從事多年股票研究與投資,擁有自己的一套投資體系與哲學(xué)之景,盡管經(jīng)歷多次市場動蕩斤富,依然能獲取到不菲的投資收益率,曾挑選出多個3年5倍5年10倍的大牛股锻狗,也為公司避開多個會帶來慘重?fù)p失的垃圾股满力。

亦有過多年多個行業(yè)的創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷焕参。由于自身工作的經(jīng)歷,深知道學(xué)習(xí)能力的重要性油额,這是一種與成績有關(guān)但又遠(yuǎn)不止體現(xiàn)在成績上的能力叠纷。學(xué)生階段培養(yǎng)起來的學(xué)習(xí)能力不僅僅是考一所好大學(xué)的武器,更是工作以后得以持續(xù)提升自我潦嘶,打造競爭力涩嚣,無論遇到任何問題都能讓自己迎難而上,構(gòu)建解決方案的必不可少的能力掂僵。

十幾年來航厚,年均閱讀書籍超過50本,閱讀是終身學(xué)習(xí)最重要的方式锰蓬。最近幾年開始進(jìn)行有關(guān)學(xué)習(xí)和教育的研究幔睬,并閱讀相關(guān)書籍接近100本。

學(xué)習(xí)是態(tài)度互妓、思維和時間管理的綜合體溪窒,只要做好以上三點(diǎn)坤塞,任何人都能成為學(xué)霸冯勉。學(xué)習(xí)的整個過程包括:接觸知識——吸收概念——探索本質(zhì)——總結(jié)應(yīng)用范圍。大部分學(xué)生只做到前兩步摹芙,靠的是死記硬背的記憶方式灼狰,這是學(xué)習(xí)不好的主要原因。

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