徐曉利
摘要:文中首先分析勝戰計與數學問題解決的關系,然后分別舉例印證了瞞天過海、圍魏救趙、借刀殺人、以逸待勞、趁火打劫、聲東擊西六計在數學問題解決中的簡單運用。
關鍵詞:勝戰計;計謀;問題解決
《三十六計》作為我國古代卓越的軍事思想和豐富的斗爭經驗總結而成的兵書,是我國古代兵家計謀的總結和軍事謀略學的寶貴遺產,包括:勝戰計、敵戰計、攻戰計、混戰計、并戰計和敗戰計等六套計謀,每一套都包含有六條計謀,總共是六六三十六計。勝戰計包括:瞞天過海、圍魏救趙、借刀殺人、以逸待勞、趁火打劫、聲東擊西六計。勝戰計,是指在敵弱我強的條件下,根據對手的具體情況采取相應的行動。此計要求在戰前要具備取勝的條件、方案和把握,而后在戰斗中通過計謀的運用,將我方的優勢發揮得淋漓盡致,從而戰勝敵人,獲得更大勝利。在數學知識的學習中,數學問題的提出,數學問題的解決,比如數學定理的證明、數學公式的推導、數學題目的計算等等,所針對或者研究的對象有一定的固定性,學習者的活動主要是智力活動,思路可以更加開闊,所以只要思維嚴謹,過程真實可信,可以運動一切手段,數學問題的解決符合勝戰計的使用條件。文中我們結合實例,談一談勝戰計在數學問題解決中的運用。
1.第一計 瞞天過海
數學證明有著邏輯的嚴謹性和體系的完備性,所以人們往往認為定理的證明,公式的運用,是理所當然的,不去深入思考,往往會造成對數學的神化,以至于在學習的過程中,無法看到數學中隱藏的問題。數學中,有時看似簡單的關系,也會包含著復雜的東西,不能簡單的認為關系簡單。有時,看似最簡單的關系,甚至隱藏著最復雜的道理。比如,我們熟知的平行公理,“在平面上,過直線外一點只能作一條直線與已知直線平行”,它是表述復雜的歐幾里得第五公設:“如果一條線段與兩條直線相交,在某一側的內角和小于兩直角和,那么這兩條直線在不斷延伸后,會在內角和小于兩直角和的一側相交。”的等價命題。《幾何原本》問世后,試證第五公設的活動也開始,人們陸續給出各種證明,但都犯了同一種錯誤:在論證過程中不知不覺地引進了未加證明的新假設,實際上它是不可證明的。平時的數學學習中,遇到公設、公理,大多數人都習以為常的認為這是不證自明的,而不加以思索。然而認識到它的不可證明性時,俄國數學天才羅巴切夫斯基卻產生了一個新的想法,他決定利用反證法來證明此條公理,首先他得到了一個否定命題,即“過平面上直線外一點,至少可引兩條直線與已知直線不相交”,令人沒想到的是,在推理過程中,他得到了一系列不同尋常但又沒有邏輯硬傷的命題,這些命題打破了人們的認知,他說:“兩條平行線無限延長時能在無窮遠處相交,三角形的內角和不一定是180°”,這些命題被他認為是非歐幾何。直到1868年,意大利數學家貝特拉米發表論文,證明非歐幾何可以在歐式空間的曲面上實現,人們才給這個已經去世12年的數學家豎起了大拇指,認為他是數學家中的哥白尼。這可以說是數學問題提出中的瞞天過海。
2.第二計 圍魏救趙
對于復雜的無法直接解決的數學問題,可以先將該問題分解為多個容易求解的小問題再解決,對于正面提出的數學問題的解決,可以轉化為其對立面或者與相關的數學問題,用迂回的方法解決。比如,證明:方程 在開區間 內至少有一個根。直接求方程的根,無從下手,但我們可以采用迂回的方法,把求該方程在開區間 內至少有一個根的問題,轉化為求輔助函數 ?在開區間 內至少有一零點,進而探尋是否滿足零點定理的條件:函數在對應的閉區間連續、端點函數值異號,進而運用零點定理,直達主題,完成題目解答。
3.第三計 借刀殺人
一些待解決的數學問題,有時不一定非得從頭做起,可以廣泛的利用已有的正確結果或者引理,達到最終解決數學問題的目的。“借刀殺人”在數學中的范例很多,比如微積分的發明人牛頓坦言,“如果說我看得遠,那是因為我站在巨人們的肩上”,這里的“巨人”就是我們所謂的“刀”,即自古希臘依賴求解無限小問題的各種技巧所蘊含的微分、積分兩類算法。在數學中可以“借”的“刀”太多了,大到集合論、群論、微積分、解析幾何,比如,利用解析幾何求解立體幾何問題,小到定理、原理、思想、方法、公式、技巧等,比如利用函數思想求解數列問題。合理、恰當的“借”“刀”,能有效的促進問題的圓滿解決。
4.第四計 以逸待勞
遇到較難的數學問題,如果無從下手,不妨把問題先放下,通過不斷的學習和積累,獲得解決問題的技巧和能力。某一些看似難以解決的難點,經歷過時間沉淀之后,都非常清楚明了,每一個步驟都了如指掌,此時如何處理這個問題,就會有一個清晰的脈絡。但這里的“逸”不能理解成放縱自己,不思考、不學習,而應該讓自己的思維時時刻刻處于一種最佳的狀態。比如,求極限 ,通過高等數學第一章函數與極限的學習,雖然積累了很多求極限的方法技巧,但此時計算上述極限,非常困難。我們不妨“以逸待勞”,在第三章學習完洛必達法則后,綜合運用等價無窮小替換、洛必達法則等來計算該極限,就非常順利了。
數學中,特別是世界性數學難題的解決了。可以說都要歸功于以逸待勞,因為對其中任何一個問題的解決,任何天才都不可能馬上做到。都需要一個準備的過程。有的人準備的時間長,有些人用的時間短。有的人窮極一生也毫無收獲。
5.第五計 趁火打劫
解決數學問題的各方面條件已經具備,并且有些已有的證明已經非常接近正確結果,只是某些部分存在嚴重的不足,這時我們絕對不能猶豫不決,應利用自己的有利條件解決該數學問題。比如,求解二階常系數齊次線性微分方程 。通過前一節的學習,我們知道這一類方程的通解是兩個線性無關特解的線性組合,問題的關鍵就是找特解,特解具有什么樣的形式呢,我們又發現基本指數函數 具有一階、二階導數都只相差一個常數因子 的特點,立刻“趁火打劫”設特解為 ,把特解代入上述微分方程,滿足條件的待定常數 便是一個一元二次方程的根,進而推導出求解二階常系數齊次線性微分方程的特征方程法。
縱觀數學史,無理數的產生、集合論危機的部分解決以及現有任何一個沒有解決的數學問題,都可以用得上“趁火打劫”。但打劫者要具備打劫的實力,不要盲目,否則只能是不自量力,荒廢一生。
6.第六計 聲東擊西
要解決某一數學問題,通常使用的邏輯關系已經建立,但通過該邏輯關系又無法完全解決該問題,這時我們不妨先觀察該問題相反或對應的問題,通過相反或對應的問題的解決,達到解決該數學問題的目的。比如證明極限 不存在,根據二元函數極限的定義,二元函數極限存在指點 沿任何路徑趨于原點 ,函數極限都要存在且相等,證明極限不存在,我們就可以選擇特殊的路徑 ,其中 為任意常數,得極限為 隨著 值的變化而不同,與極限唯一性矛盾,原命題得證。
在數學問題解決中充分運用勝戰計中的辯證思想,軍事謀略,能獲得出奇制勝的效果。
參考文獻:
[1]同濟大學數學系.高等數學第七版[M].高等教育出版社.2014
[2]代新詳.數學與三十六計[M].吉林大學出版社.2010
[3]韓玉娟.高等數學極限求解方法與三十六計[J].中國科技創新導刊.2012