1.2简洁美启迪数学解题的优化解法
算学中关于美的问题是一个难以回答的题目,而关于美的解答则是对繁杂和艰难问题的轻易解答.例如:对于 的方程 , 为什么值时,方程起码有一个整数解?很明显,问题是关于一元二次根的存在性问题,我们用求根公式可以很容易的求解出 ,再由 的值来讨论,运算量相当大.当我们觉得一个问题的解答无法使心灵得到充分满足时,就会充满动力去寻求简单优美的解法.换个角度看上面的问题,我们可以把方程看成是关于 的一元一次方程,把 看成参数,由此把问题转化成讨论整数根 的存在性就变得简捷多了.任何事物都有简单的一面,数学问题也不例外,虽然有些问题表面上看起来很复杂,但换个角度思考或利用转化、化归等思想方法都可以简化问题,因此对简洁美的追求可以优化数学问题的解法.
2 对称美在数学发现中的启迪作用
美和对称性有着密切的联系,不光是在自然界中体现着对称性,而且在生活中也处处存在着对称性,到处都有美的精彩呈现.例如自然界中枝繁叶茂的树叶,日月星辰的东出西落等.而生活中的对称美更是无处不在,如北京紫禁城里的古建筑;古代近体诗中的对仗;春节贴的对联等.诚然,对称美是一个宽泛的话题,在自然与艺术两方面都具有十分重要的意义,数学也到处体现着对称美.数学固然没明确地提到善和美,但善和美是不能与数学彻底散开的,由于规律、均匀和确定性是美的重要表现方式,这些正是数学研究所钻研的.
2.1对对称美的追求启迪数学新概念的引出
数学来源于生活,又应用于生活,生活中处处存在着收支、盈亏等,我们知道,收入可以用正数来表示,那么支出呢?当利用已有的知识体系无法解释新事物时,就会给人动力去发明、创造一个新的概念.收入与支出是两个相对的概念,那么就需要引入一个与正数相对的新概念,于是负数就产生了.与其说负数的产生来源于实际生活的需要,不如说是得益于对对称美的追求.除此之外,如代数和微积分中可逆运算的创建,减法逆过来运算是加法、除法逆过来运算是乘法,在此基础上代数运算得到了初步的完善,有微分,反过来就有积分,也是一种对称美.再如人类对数的最初认识包括整数、有理数和实数,我们知道有整就有分,有有就有无,有实就有虚,显然可以得到这样的结论:有关数的范围的扩大与对称性密切相关.
数学史上的重大发现之一非对数莫属,最初对数思文的萌芽能够追溯到古希腊时代,阿基米德曾钻研过若干个10连乘的积与10的个数之间的联系,用数列表示为 ; 他发现,第一数列和第二数列之间的关系可以用某种对应关系来取代,但他虽然发现了这一规律,却没有继续研究这项工作.后来在众多数学家们研究的基础上,是耐普尔本着对称、和谐、合理的美学原则,经过漫长的探索过程,最终形成了一条思路,把乘除运算转化为了加减运算,对数由此被发现.可见对称美可以给人一种神奇的力量.
2.2 在数学解题中运用对称美可以启迪数学解题思路
数学中有很多问题需要我们解决,那么解决这个问题,在证明的过程中,是什么给我们事物的美?是这个问题和谐的一部分,他们是对称、平衡和奇妙的。因此,对称性在数学中的巧妙运用,有助于找到解决的方法,简单而美丽地启发解题思路,也有利于提高数学思文水平。例如:分解多项式 ,当我们看到这个题时,第一感觉不知道从哪下手,既不能用提公因式法,也不能用完全平方、平方差公式,但如果我们细心研究,不难发现 在多项式中有相等的地位,并且 是循环对称的.若把 换成 ,则式子变为0,故式子有一个因式是 ,同理,还有因式 和 ,再观察因式中 的最高次数均为3,故因式能够分解为: , 为待定系数,依据等式很容易求出 .
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