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1、2021-2022年二年級(jí)數(shù)學(xué) 奧數(shù)講座 七座橋問題
二百五十年前,有一個(gè)問題曾出現(xiàn)在普通人的生活中,向人們的智力挑戰(zhàn),使得很多人冥思苦想。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里,很多人都想解決它,但他們都失敗了。
今天,我們小學(xué)生也要大膽地研究研究它。
這個(gè)問題叫做“七座橋問題”。
當(dāng)時(shí),德國有個(gè)城市叫哥尼斯堡。城中有條河,河中有個(gè)島,河上架有七座橋,這些橋把陸地和小島連接起來,這樣就給人們提供了一個(gè)游玩的好去處(見下圖)。俗話說,“人是萬物之靈”,他們就是在游玩時(shí)候想出了這樣一個(gè)問題:
如果在陸地上可以隨便走,而對(duì)每座橋只許通過一次,那么一個(gè)人要連續(xù)地走完這七座橋怎么個(gè)走法?
2、
好動(dòng)腦筋的小朋友請(qǐng)先不要接著往下讀,你也試一試,走一走。
你是怎樣試的呢?你不可能真到哥尼斯堡城去,像當(dāng)年的游人那樣親自步行過橋上島。因?yàn)槟悴]有離開自己的教室,你坐在教室里,在你的面前沒有河流,沒有小島,也沒有橋,但在你面前卻有一張圖!
可是,這又是一張什么樣的圖呢?圖上并沒河流、小島和小橋的原樣,只是用一些線條來代表它們,但卻明白無誤地顯示出了它們之間的位置關(guān)系和連接方式??梢哉f,這是一張為了做數(shù)學(xué)而舍棄了許多無關(guān)的真實(shí)內(nèi)容而抽象出來的“數(shù)學(xué)圖”。
這樣的抽象過程非常重要,這種抽象思維對(duì)于學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)來講非常重要。
也許你是用鉛筆尖在圖上畫來畫去進(jìn)行試驗(yàn)的吧!
3、好!你做得很好!為什么這樣說呢?因?yàn)楫?dāng)你這樣做的時(shí)候,就發(fā)揮了自己的想像力:你在無意中把自己想像成了一個(gè)小筆尖。你把小筆尖在七橋圖上畫來畫去,想像成了你自身的經(jīng)歷,有位教育家曾說“強(qiáng)烈而活躍的想像是偉大智慧不可缺少的屬性”??磥砟悴⒉蝗鄙龠@種想像力!
讓我們?cè)俸煤玫叵胍幌?,剛才你把小筆尖在七橋圖上畫來畫去,想像成你自己過橋的親身經(jīng)歷,這不就是把過橋問題和一筆畫問題聯(lián)系在一起了嗎?用一句數(shù)學(xué)上常用的話說,這就是把實(shí)際生活中的問題轉(zhuǎn)化成了數(shù)學(xué)問題,下面的圖把這種轉(zhuǎn)化過程詳細(xì)地畫了出來。
在下頁左圖中把陸地想像成了幾大塊。這對(duì)過橋問題并不產(chǎn)生影響。
在下頁右圖中進(jìn)一步把陸地塊縮小,
4、同時(shí)改用線段代表小橋,這也不改變過橋問題的實(shí)質(zhì)。
在下面左圖中,進(jìn)一步把陸地和島都用小圓圈代表,這已是“幾何圖形”了,但還是顯得復(fù)雜。
在下面右圖中,圓進(jìn)一步縮成了點(diǎn)。這樣它變成了只由點(diǎn)和線構(gòu)成的最簡(jiǎn)單的幾何圖形了。經(jīng)過上面這樣的一番簡(jiǎn)化,七橋問題的確就變成了上右圖(即為第五講習(xí)題1中的圖(9))是不是能一筆畫成的問題了。很容易看出圖中共有4個(gè)奇點(diǎn),由上一講得到的判定法則可知,它不能一筆畫成,因而人們根本不能一次連續(xù)不斷地走過七座橋。
這樣七橋問題就得到了圓滿的解決。
這種解法是大數(shù)學(xué)家歐拉找到的。這種簡(jiǎn)化也就是一種抽象過程。所謂“抽象”就是在解決實(shí)際問題的過程
5、中,舍棄與問題無關(guān)的方方面面。而只抓住那個(gè)能體現(xiàn)問題實(shí)質(zhì)的東西。就像在七橋問題中,陸地和島的大小、橋的寬窄和長(zhǎng)短都是與問題無關(guān)的東西。
最后,再把解決七橋問題的要點(diǎn)總結(jié)一下:
?、侔殃懙睾蛵u縮小畫成點(diǎn),把橋畫成線,這樣就把原圖變成了簡(jiǎn)單的幾何圖形了。
?、谌绻@種由點(diǎn)和線組成的圖形是一筆畫,人就能一次通過所有的橋;如果這種圖形不能一筆畫成,人就不能一次通過所有的橋。
?、塾汕笆雠卸ǚ▌t可知,有0個(gè)奇點(diǎn)或2個(gè)奇點(diǎn)的圖形是一筆畫,超過兩個(gè)奇點(diǎn)時(shí),圖形就不能一筆畫出來。
模仿這種思路,也能解決類似好多問題。
附送:
2021-2022年二年級(jí)數(shù)學(xué) 奧數(shù)講座 仔細(xì)審題
6、
解數(shù)學(xué)題很關(guān)鍵的一步是審題。如果把題目看錯(cuò)了,或是把題意理解錯(cuò)了,那樣解題肯定是得不出正確的答案來的。什么叫審題?扼要地講,審題就是要弄清楚:未知數(shù)是什么?已知數(shù)是什么?條件是什么?
有一種類型的數(shù)學(xué)題叫“機(jī)智題”。在這一講要通過解這種題體會(huì)如何審題。
例1 ①樹上有5只小鳥,飛起了1只,還剩幾只?
?、跇渖嫌?只小鳥,“叭”地一聲,獵人用槍打下來1只,樹上還剩幾只?
解:①5-1=4(只),樹上還剩4只小鳥。
?、趯?duì)這一問,如果你還像上面那樣算就錯(cuò)了。正確地算法應(yīng)該是:5-1-4=0(只)
為什么呢?聽到“叭”地一聲響,其他4只會(huì)被嚇飛的,這叫“隱
7、含的條件”,在題目中雖沒有明確地說出來,解題時(shí)卻要考慮到。
例2 要把一個(gè)籃子里的5個(gè)蘋果分給5個(gè)孩子,使每人得到1個(gè)蘋果,但籃子里還要留下一個(gè)蘋果,你能分嗎?
解:能。最后一個(gè)蘋果留在籃子里不拿出來,把它們一同送給一個(gè)孩子。這是因?yàn)椤盎@子里留下一個(gè)蘋果和每個(gè)孩子分得一個(gè)蘋果”這兩個(gè)條件并不矛盾(見圖12—3)。
例3 兩個(gè)父親和兩個(gè)兒子一起上山捕獵,每人都捉到了一只野兔。拿回去后數(shù)一數(shù)一共有兔3只。為什么?
解:“兩個(gè)父親和兩個(gè)兒子”實(shí)際上只是3個(gè)人:爺爺、爸爸和孩子?!鞍职帧边@個(gè)人既是父親又是兒子。再數(shù)有幾個(gè)爸爸幾個(gè)兒子時(shí),把他算了兩次。這是數(shù)數(shù)與計(jì)數(shù)時(shí)必須
8、注意的(見圖12—4)。
例4 一個(gè)小島上住著說謊的和說真話的兩種人。說謊人句句謊話,說真話的人句句是實(shí)話。假想某一天你去小島探險(xiǎn),碰到了島上的三個(gè)人A、B和C?;ハ嘟徽勚?,有這樣一段對(duì)話:
A說:B和C兩人都說謊;
B說:我沒有說謊;
C說:B確實(shí)在說謊。
小朋友,你能知道他們?nèi)齻€(gè)人中,有幾個(gè)人說謊,有幾個(gè)人說真話嗎?
解:這是并不難的一道邏輯推理問題。怎樣解答這個(gè)問題呢?有的人一定會(huì)列成下面形式的表格,想由此把所有的可能情況都判斷出來,認(rèn)為這樣就可以得到答案了。
人 說謊 說真話
A _____ _____
B _____ _____
9、
C _____ _____
但是,如果你也真的這樣做的話,你是無論如果得不出答案的,因?yàn)閺倪@道題目所給出的條件中根本無法判斷出某一個(gè)人是說謊還是說真話。你這樣解題,說明你把解題的目標(biāo)(未知數(shù))改變了。請(qǐng)你再看一下,題目問的是什么?題目并沒有問“誰說謊,誰說真話”?而是在問“幾個(gè)人說謊,幾個(gè)人說真話?”正確的答案是不難得到的:因?yàn)锽和C兩人說的話正好相反,所以一定有一個(gè)人說謊,另一個(gè)人說真話;由此又可知道,他們兩人不可能都說謊,所以A必定說謊。于是可知3個(gè)人有2個(gè)人說謊,有一個(gè)人說真話。
例5 如圖12—5,三根火柴棍可以組成一個(gè)等邊三角形,再加三根火柴棍,請(qǐng)你組成同樣大小的四
10、個(gè)等邊三角形。
解:請(qǐng)你先不要繼續(xù)往下看,自己想一想能不能用六根火柴棍組成四個(gè)同樣大小的等邊三角形?
通常,很多人在解這題時(shí),往往自己給自己多加了一個(gè)限制條件:“在平面上組成等邊三角形”。但是,仔細(xì)看看,原題并沒有限制你在平面上解題。由于給自己多加了一個(gè)條件,他們的思想就會(huì)被限制在平面上解題,那就無論如何也解不出來。這也是把題意理解錯(cuò)了的一種情況。
但是,如圖12—6所示,只要把思維從平面擴(kuò)大到立體空間,你就能輕而易舉找到問題的答案。
例6 一筆畫出由四條線段連接而成的折線把九個(gè)點(diǎn)串起來,你能做到嗎?(見圖12—7)。
解:先不要往下看,你先畫畫試試。你可能會(huì)畫出類似于下面的各種各樣的折線來,但你很快會(huì)發(fā)現(xiàn),它們都不是符合題目要求的答案(見圖12—8)。
總結(jié)一下畫過的折線的特點(diǎn),顯然這些線段都沒有超出這9個(gè)點(diǎn)所決定的正方形。
再仔細(xì)看看已知條件,問題里并沒有這一條限制,畫線段的時(shí)候沒有不讓你超出這個(gè)正方形。明白了這點(diǎn),就不難得到正確的答案了(見圖12—9)。
回想一下開始的想法也是屬于把題意理解錯(cuò)了的情況,但是這種錯(cuò)誤是很不容易被自己發(fā)現(xiàn)的。只有在解題的過程中,通過對(duì)自己的失敗的解法加以總結(jié),再與題目中所給出的已知條件加以對(duì)照,才有可能發(fā)現(xiàn)自己“不自覺”的錯(cuò)誤想法。