最近有学生家长希望我写点东西,说一说孩子学数学到底要不要刷题,因为即便在家庭内部,爸爸和妈妈可能都会有不同的看法:爸爸可能会要求孩子多刷题,多做题就会多出成绩;妈妈可能会心疼孩子,反对搞题海战术......
在国内经历过高考的我们,对于刷题的好处还是情有独钟的,古人云熟能生巧嘛!学数学要不要刷题,这是一个公说公有理婆说婆有理的话题,用语言文字来表述的话估计会有辩论赛,我还是用我熟悉的数学语言来阐述吧
一、今天的主菜
大家还记得AMC美国数学竞赛吧?
先来看看2018年12年级AMC美国数学竞赛的最后一道压轴题:
光看题目有点吓人,各位看官先花点时间好好理解一下题,我先说点题外话:像这样的竞赛题,如果想让孩子通过刷题刷到,恐怕是不太可能,因为这样的考试,每一题都是新题。如果考生在考试中碰到曾经刷过的题,估计可以直接回家买彩票了
二、先来点汤
主菜太难了,还是先上点好汤吧。
下面这道题是PIMS Elmacon数学竞赛 2005 Sprint Round Grade 5的第25题:
这道题估计所有的人都可以算出来,差别只是计算速度的快和慢。
使用一般刷题的方法可以把所有的3X3X3=27个数(因为百位有三种可能,十位有三种可能,个位有三种可能)都写出来,然后用竖式计算一个一个把它们全部加起来,最后得到14985,全部过程估计得花15分钟左右,当然得保证所有加法进位不出任何差错,才能拿到这一分。
有更快的方法吗?
当然得有。
必须得有。
不然整个考试就一个小时,一共26道题,抛去写答案的时间,每道题也就2分钟左右。
经过数学思维和方法训练的孩子不会着急马上下手做题,而是先观察和思考,寻找快速通道。
这道题有两个特点:
1.百位、十位、个位是对称的;
2.需要相加的数太多,硬算太慢,需要想办法把加法变成乘法;
根据自然数十进制的特征,任何一个自然数ABC=100xA+10xB+Cx1;
整个思维过程大概是这样:把这27个数分散成27x3=81个数,然后分成三类分别相加。
x100的分类:固定百位为4以后,十位和个位还可以有3x3个变化(十位可以为4、5、6,个位也可以为4、5、6),因此4x100需要计算9次。百位为5、6同理。因此这一类的和为(4+5+6)x100x9;
x10的分类:固定十位为4以后,百位和个位还可以有3x3个变化(百位可以为4、5、6,个位也可以为4、5、6),因此4x10需要计算9次。十位为5、6同理。因此这一类的和为(4+5+6)x10x9;
x1的分类:固定个位为4以后,百位和十位还可以有3x3个变化(百位可以为4、5、6,十位也可以为4、5、6),因此4x1需要计算9次。个位为5、6同理。因此这一类的和为(4+5+6)x1x9;
把这三个分类的数写在一起,再利用乘法分配律合并成乘法表达式,最后得到:
最后的总和=(4+5+6)x(100+10+1)x9
=15x111x9
=1665x(10-1)
=16650-1665
=16650-1650-15
=15000-15=14985.
熟悉速心算的同学可以不用纸和笔,一分钟内就可以将整个思维和计算过程在大脑里完成,得出答案。
而那些仅仅把刷题当成学习任务的孩子,因为缺乏主动探索数学题背后隐藏秘密的精神,没有经历过绞尽脑汁而后苦尽甘来的洗礼,是无法体会到破解数学难题之后所带来的思维之美和方法之美的。
三、再上点凉菜
与上一题类似的数学题比比皆是,如果想通过刷题全部刷上一遍难于上青天哪,而且每道题都不会完全一样,例如滑铁卢2004年高斯数学竞赛八年级的第24题,属于8分难题:
解题方法上与上一题基本一样,即利用自然数十进制的特征:
任何一个自然数ABC=100xA+10xB+Cx1:
将数字写成如上形式后按照题意做一个减法,马上得到A-C=5,利用A、C都为自然数且不为0的特征,可以得到(C,A)共有四个配对,B有10个选择,利用乘法原理很容易得到答案40。
整个解答过程如下:
四、回到主菜
AMC的这道压轴题其实与上面两道题用到的知识点是一样的,即:
An
=10^(n-1)xa+...+100xa+10xa+a
=a(10^n-1)/9;
(需要利用等比数列求和公式)
类似可以得出Bn,Cn。
只需要把这三个式子按照题目条件列出等式,然后做一下线性方程的系数对比分析,再充分利用a,b,c都为非零正整数(这里其实为1-9)的条件可以很快得出a=6,b=8,c=4。
整个解答过程如下:
五、根在哪里
按照智能未来数学(Rootofmath.com)的观点,每一题都有一个根,这三个题的根其实都是自然数的十进制表达:
任何一个自然数
An...A3A2A1A0
=Anx10^n+...+A3x10^3+A2x10^2
+A1x10^1+A0x10^0.
无非就是年级高一点,需要的附属知识更多一点,例如主菜里面的题就需要用到等比数列的求和公式,充分利用等式两边为整数两个知识点。
只要我们掌握了问题的根,任凭题目千变万化,我们只要顺根摸瓜。
六、要不要刷题
通过上述三个问题的讲解,大家是不是已经看到了:
解数学题的关键是思维深度和根。
思维有深度最好的方法就是激发孩子的兴趣。有了兴趣,孩子思考问题才有深度,才能够主动去思考问题背后隐藏的规律,主动去寻找问题的根,主动去发现思维之美和方法之美,碰到具体问题时自然而然就会根据已经掌握的思维方法找到答案。
孩子一旦理解了问题的根,只需要通过做适量题来强化理解解决同根问题的方法,不用花大量时间去刷同质数学题;相反如果能够把这些时间省下来,用在对数学问题的探索和思考上,即便几天只做出来一道难题,这个独立思维过程对孩子的成长会更有帮助,在数学竞赛中也更能出成绩。
再回放一下智能未来数学倡导的数学教育金三角:
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