数学是最迷人的思考活动,
将手边有限的讯息加以消化、理解、进一步掌握,找出问题并寻求解答。
本书将介绍22个容易理解、但极为有效的思考工具,
读者们只需具备基础数学知识跟一颗尝试冒险的心,
即可彻底学会数学抽象化思考的技巧,
运用逻辑能力将问题化为捷径。 本书是写给不排斥数学,但总是不得其门而入的读者。
你将学到数学家如何思考问题以及求解,
深入体会数学最迷人的真正精髓。
这本书原本是德国斯图加特大学2006年的夏季学期中,
针对非数学系学生所开设的课程教材改写而成。(课程名称为:与数学的相遇)
为什么很多人始终无缘一窥数学堂奥?
为什么你看得懂别人的算式,却没有办法解一个别人没解过的问题?
作者在本书向大众介绍22个以数学原则做基础的思考工具,
不只可以简化大多数人面对难题而本能产生的复杂想法,
更要活络你的思路,学习用数学的抽象思考方式解决各种难题。
有效的思考工具,就是帮助你运用想像力跟逻辑思维,把问题化繁为简,再以此进一步求解,例如:
Q:一整片格子状巧克力,若要全部折断成单格的小片,最少需要折几次才能办到?
→用「类比原理」思考:试着折断一片巧克力,折断后的块数,永远比折断次数多1……
Q:数学天才高斯七岁的时候,老师要全班同学计算「从1加到100的总和」。高斯只花了几秒就把答案写好。他是怎么算出来?
→用「富比尼原理」思考:把数字分组,让每一组数字的和永远相同,再计算共有多少组……
Q:有2n位大使受邀参加一个庆祝会。每位大使在这群人中最多有n - 1个敌人。要怎样安排圆桌座位,才能让每位大使都不会坐在自己的敌人旁边?
→用「单向变化原则」思考:A大使的朋友旁边,绝不可能都坐着B大使的敌人……
22个数学思考工具: 1. 类比原则 我们能将这个问题回推到另一个已知答案的类似问题吗?
2. 富比尼原理 我们可否算出某些东西的数目,但却是用完全不同的方法去算出来?
3. 奇偶原理 我们可以从问题是否可能具体区分成两个互不重叠的类别,来得知问题有没有解吗?
4. 狄利克雷原理 如果 n+1 个物件要任意存放在 n 个格子内,至少会有 1 个格子放了2 个物件。
5. 排容原理 我们能不能从比较容易计数的子集合,来算出某个集合中的元素个数?
6. 相反原则 我们可不可以先假设某个断言的反面是对的,然后透过无懈可击的逻辑推导,得出与所假设事实矛盾的结论,以此来证明原本的断言是对的?
7. 归纳原则 为了证明一堆有序物件当中的全部东西皆具有某种性质,可以先证明第一个东西有此项性质,然后再证明,若其中任意一个东西具有该性质,则下一个东西也有此性质。
8. 一般化原则 解决一般问题时,可不可以先删去一些条件或是改变一些约束条件,然后再把求得的解运用在眼前的特殊情形?
9. 特殊化原则 解题时可以先看特殊情况,然后从特殊情况的结果推广到一般情况的求解吗?
10. 变化原则 我们是不是可以透过控制改变问题的某些层面,从新的角度来观察,对原本的问题有更深入的理解,进而解开问题?
11. 不变性原理 系统里有没有一些性质,是在系统本身允许改变时也保持不变的,而从这些性质可以推导出系统可能的发展结果吗?
12. 单向变化原则 在系统经历了可允许的改变下,系统中有没有一些性质只会以一种特定方式改变,且从这些变化可以推断出系统可能的发展?
13. 无穷递减法则 我们可不可以先替某件事给个例子,然后假设从这个例子一定可以推到越来越小例子,但实际上不可能永无止境地越推越小,因而证明这件事不可能发生?
14. 对称原理 在给定系统里有没有某些对称性质,可以让我们从中取得资讯?
15. 极值原理 我们能不能从给定问题的极端情形,研究出所有情形的相关资讯?
16. 递回原理 解题时可以将问题一步一步推到更简单的版本吗?
17. 步步逼近原则 解题时,可以先找出一个近似解,然后在后续步骤中持续改进吗?
18. 着色原理 我们可以透过使用颜色,在问题的结构中建构出模式,然后从中汲取解题的资讯吗?
19. 随机化原则 我们可以在问题里引进一个随机的机制,使问题简化吗?
20. 转换观点原则 解题时可以从目标往起点反向进行,然后再翻转思考方向吗?
21. 模组化原则 解题时可以将问题分解成许多子问题,解决之后再将这些部分解合併成完整的解?
22. 蛮力原则 我可以透过试遍所有可能的解法来解题吗?