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张靖华——转化为等价命题后再求解的解题技术

张靖华 邹生书数学 2022-07-17


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邹生书,男,1962年12月出生,中学数学高级教师。主要从事高中数学教学、高中数学解题研究和探究性学习等。从2007年8月到2018年8月,在《数学通讯》《数学教学》《中学数学》《中学数学教学》等,二十多种学术期刊上发表解题和探究性学习文章300余篇。


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张靖华,中学数学教师,高级职称,中国数学学会会员,吉林市数学学会理事,中国数学学奥林匹克一级教练员.酷爱中等数学研究工作,曾在数学通讯、中学数学、数学学习与研究、数学教学研究、数学大世界等刊物上发表20余篇论文,代表作(处女作)《一对孪生命题的证明及推广》发表于苏州大学主办的《中学数学》1990年第3期.

转化为等价命题后再求解的解题技术

张靖华   成志课堂数学组13683591398

在解数学问题时,经常遇到直接对原命题求解难以奏效的尴尬情况,这时通常的作法是:改变思路,构造与原命题等价的新命题后再进行求解,这种用等价命题来间接求解的转化思想行之有效,下面仅举两例加以说明.

一.构造等价命题

例1:在下(图1)中的棋盘内放入4枚棋子,如果任意一行或一列至多放一枚棋子,共有多少种不同的放法?

显然这是个棋盘放子问题,如果直接用求棋盘多项式的定义、展开定理、分离定理求解,都十分繁杂,不易奏效,如果把(图1)用数标成(图2) 则问题就转化为与之等价的另个命题:命题从1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11中任意选出4个不同的数,其中任意两个数之差不等于1的取法各有多少种?

解:插空法。对于每一种取法,对于1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11这11个数,每个没取出的数上打“×”,每个取出的数上打“√”,就得到了7个“×”和4个“√”的一个排列,其中“√”不相邻.每一种取法和每一种这样的排列一一对应.

因而问题就相当于:7个“×”和4个“√”排成一列,其中“√”不相邻,这样的排列有多少个?故符合题意的不同放子方法共有C48=70种.

用这种等价命题转化方法可以快速得到该棋盘的多项式为:

二.构造等价方案(一一对应的等价互换化方案)

例2:在一个圆周上有10个点将A1,A2,A3,…,A10将其任意两点以一条线段相连,连完所有线段之后,发现没有3条线段交于一点,则在得到的图中一共可数出多少个三角形?

解:按这些三角形有几个顶点在圆周上分如下4类(3、2、1、0)

(1)3个顶点在圆周上时有C310个;

(2)2个顶点在圆周上时,另1个顶点必在圆内,而圆内每一个点对应圆周上有4个点,故圆内的每1个点都与圆周上的4个点建立了一一对应的关系,而有一个顶点在圆内,另2个顶点在圆周上的三角形都有4个,故此类三角形有4C410个; (四边形对角线交点是唯一的)

(3)1个顶点在圆周上时,另2个顶点必在圆内,而圆内每2个点对应圆周上有5个点,故圆内的每2个点都与圆周上的5个点建立了一一对应的关系,而每2个顶点在圆内,另1个顶点在圆周上的三角形都有5个,故此类三角形有5C510个;

(4)0个顶点在圆周上时,另3个顶点必在圆内,而圆内每3个点对应圆周上有6个点,故圆内的每3个点都与圆周上的6个点建立了一一对应的关系,而每3个顶点都在圆内的三角形都只1个,故此类三角形有C610个; 故符合题意的三角形共有C310+4C410+5C510+C610=2430个.

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闻   菊 


闻出金黄在苦秋,寒潭小路月露头。

只因不喜清风路,唯做隐士第一流!


      再荒凉的季节,都不要忘记,开在心中的花朵,永远不会凋零;再困难的时候,都要记住,最美的永恒,从来不会,向命运妥协。命运,从来不会,厚此薄彼,无论是谁,只有经过,风雨中的前行,才有岁月的阳光,拥有着红尘的深情与温暖;只有走过,一路山高水长,才有季节的灿烂,绽放一树,美好和安宁。


(以上诗文由汪跃中老先生提供)

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