于能从不同角度看出整个结果,而我们关于结果的新概念可能给出一个新证明。
人们可能认为,这种现象对于处理某个高级问题的有经验的数学家要比那 些解决某个初等问题的初学者更有可能发生。可是,具有大量数学知识的数学 家比初学者更容易冒滥用知识而使论证不必要地复杂起来的危险。但作为补偿 的是,有经验的数学家比初学者更能重视结果中细微部分的重新解释,并且能 把它们积聚起来,最终重新写出整个结果。
不过,即使在低年级,学生也可能提出一个不必要那么复杂的解。于是, 教师至少一次或者两次指出下列各点,他不但应该指出如何更简捷地解题,而 且也应该指出如何找出存在于结果本身的更简短解答的线索。
参见?归谬法与间接证明?一节。
8.你能利用这个结果吗?
借助于自己的方法来找出问题的解是发明创造。如果问题不太难,这发明 创造也不大,但无论如何它毕竟还是发明创造。有了某个发明创造,尽管不大, 我们也应该探索它后面是否有更多的东西。我们不应该错过由这新结果所开创 的可能性,我们应该再尝试使用一次我们已经使用过的方法。要利用你的成功! 对某个别的问题,你能利用这个结果或方法吗?
(1)如果我们对变化一个问题的主要方法,如?普遍化?,?特殊化?,?类 比?,?分解和再组合?比较熟悉的话,我们就很容易想出一个新问题。我们 从所提出的问题出发,用刚才提到的那些方法由它导出其他问题,从这些问题 再导出别的问题,如此等等。从理论上说,这一过程是无限的,但在实际中, 我们很少进行得很长,因为这样所得到的问题容易成为棘手的问题。
另一方面,我们可以构造出新问题,这些新问题我们很容易利用以前所解 决的问题加以解决,但这些易解的新问题又容易显得索然无味。
找出一个既有趣又好下手的新问题并不那么容易,这需要经验、鉴别能力 和好运气。但是,当我们成功地解决了一个好问题以后,我们应当去寻拔更多 的好问题。好问题同某种蘑菇有些相像,它们都成堆地生长。找到一个以后, 你应当在周围找找;很可能在附近就有几个。
(2)我们打算用第8,1O,12,14,15节中讨论过的同一个例子来阐明上述 论点。所以,我们从下列问题开始:
已知长方体的长、宽、高,求外接圆的直径。
棱锥体的底面是一长方形,其中心为棱锥体的高的足。已知棱锥体的高及 其底面的各边,求各侧棱。 已知空间中两点的直角坐标(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),
求此两点的距离。 我们容易解决这些问题,因为它们和已知其解的原问题相
差不多。在每一
情况中,我们都对原问题加些新概念,如外接圆,棱锥体,直角坐标。这些概 念容易加进去,也容易去掉,并且当去掉它们之后,我们又回到了我们原来的 问题。
由于我们引入原问题的概念是有趣的,所以上述问题也有一定的趣味。最 后一个问题,即由两点的坐标确定其距离尤其重要,这是由于直角坐标很重要 的缘故。
(3)如果我们已知原问题的解,这里还有另外一个我们很容易解决的问题: 已知长方体的长、宽和对角线,求其高。
事实上,我们原问题的解主要在于:为四个量(即长方体的长、宽,高和 对角线)建立一个关系式。如果这四个量中的任意三个为已知,则我们可以由这 关系式求出第四个。于是新问题可解。
对于从已有解的问题导出易解的新问题,这里有个模式;我们设原来未知 数为已知,并将原来的已知数之一作为未知数。在这新、老两个问题中,联系 已知数与未知数的关系式相同。在一个问题中找出关系式,我们即可把它用于 求解另一个问题。
这个通过变换数据的地位以导出新问题的模式和第(2)点中的模式迥然不 同。
(4)我们现在用其他的办法导出某些新问题。
对我们的原问题很自然地使之普遍化,就得到下列新问题:已知一个平行 六面体从对角线一个端点出发的三条棱以及三棱间的三个夹角,求平行六面体 的对角线。
用特殊化的办法,我们得到下列问题:已知正方体的棱长,求它的对角线。 用?类比?的办法,我们可得无数多的各种各样变型的问题。下面几个是 从第(2)点中所考虑的问题导出来的: 已知正
八面体的棱,求它的对角线。 已知正四面体的棱,求外接球的半径。
已知地球(假定为球体)表面上两点的几何坐标(经度和纬度),求两点间的 球面距离。
所有上述问题都很有趣,但是只有用?特殊化?办法所得到的那个问题, 才能直接在原问题的解的基础上求出它的解。
(5)我们可以把原问题的某些元素看成变量,用这个办法从原问题导出新 问题。
第(2)点所述问题的一个特例是:已知正方体的棱,求它的外接球的半径。 让我们把正方体和正方体与球的公共中心看成是固定不变的,但是可以改变球 的半
径。如果球的半径很小,则球在正方体内,随着半径的增大,此球胀大(就
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