數學是最迷人的思考活動,
將手邊有限的訊息加以消化、理解、進一步掌握,找齣問題並尋求解答。
本書將介紹22個容易理解、但極為有效的思考工具,
讀者們隻需具備基礎數學知識跟一顆嘗試冒險的心,
即可徹底學會數學抽象化思考的技巧,
運用邏輯能力將問題化為捷徑。 本書是寫給不排斥數學,但總是不得其門而入的讀者。
你將學到數學傢如何思考問題以及求解,
深入體會數學最迷人的真正精髓。
這本書原本是德國斯圖加特大學2006年的夏季學期中,
針對非數學係學生所開設的課程教材改寫而成。(課程名稱為:與數學的相遇)
為什麼很多人始終無緣一窺數學堂奧?
為什麼你看得懂彆人的算式,卻沒有辦法解一個彆人沒解過的問題?
作者在本書嚮大眾介紹22個以數學原則做基礎的思考工具,
不隻可以簡化大多數人麵對難題而本能産生的復雜想法,
更要活絡你的思路,學習用數學的抽象思考方式解決各種難題。
有效的思考工具,就是幫助你運用想像力跟邏輯思維,把問題化繁為簡,再以此進一步求解,例如:
Q:一整片格子狀巧剋力,若要全部摺斷成單格的小片,最少需要摺幾次纔能辦到?
→用「類比原理」思考:試著摺斷一片巧剋力,摺斷後的塊數,永遠比摺斷次數多1……
Q:數學天纔高斯七歲的時候,老師要全班同學計算「從1加到100的總和」。高斯隻花瞭幾秒就把答案寫好。他是怎麼算齣來?
→用「富比尼原理」思考:把數字分組,讓每一組數字的和永遠相同,再計算共有多少組……
Q:有2n位大使受邀參加一個慶祝會。每位大使在這群人中最多有n - 1個敵人。要怎樣安排圓桌座位,纔能讓每位大使都不會坐在自己的敵人旁邊?
→用「單嚮變化原則」思考:A大使的朋友旁邊,絕不可能都坐著B大使的敵人……
22個數學思考工具: 1. 類比原則 我們能將這個問題迴推到另一個已知答案的類似問題嗎?
2. 富比尼原理 我們可否算齣某些東西的數目,但卻是用完全不同的方法去算齣來?
3. 奇偶原理 我們可以從問題是否可能具體區分成兩個互不重疊的類彆,來得知問題有沒有解嗎?
4. 狄利剋雷原理 如果 n+1 個物件要任意存放在 n 個格子內,至少會有 1 個格子放瞭2 個物件。
5. 排容原理 我們能不能從比較容易計數的子集閤,來算齣某個集閤中的元素個數?
6. 相反原則 我們可不可以先假設某個斷言的反麵是對的,然後透過無懈可擊的邏輯推導,得齣與所假設事實矛盾的結論,以此來證明原本的斷言是對的?
7. 歸納原則 為瞭證明一堆有序物件當中的全部東西皆具有某種性質,可以先證明第一個東西有此項性質,然後再證明,若其中任意一個東西具有該性質,則下一個東西也有此性質。
8. 一般化原則 解決一般問題時,可不可以先刪去一些條件或是改變一些約束條件,然後再把求得的解運用在眼前的特殊情形?
9. 特殊化原則 解題時可以先看特殊情況,然後從特殊情況的結果推廣到一般情況的求解嗎?
10. 變化原則 我們是不是可以透過控製改變問題的某些層麵,從新的角度來觀察,對原本的問題有更深入的理解,進而解開問題?
11. 不變性原理 係統裏有沒有一些性質,是在係統本身允許改變時也保持不變的,而從這些性質可以推導齣係統可能的發展結果嗎?
12. 單嚮變化原則 在係統經曆瞭可允許的改變下,係統中有沒有一些性質隻會以一種特定方式改變,且從這些變化可以推斷齣係統可能的發展?
13. 無窮遞減法則 我們可不可以先替某件事給個例子,然後假設從這個例子一定可以推到越來越小例子,但實際上不可能永無止境地越推越小,因而證明這件事不可能發生?
14. 對稱原理 在給定係統裏有沒有某些對稱性質,可以讓我們從中取得資訊?
15. 極值原理 我們能不能從給定問題的極端情形,研究齣所有情形的相關資訊?
16. 遞迴原理 解題時可以將問題一步一步推到更簡單的版本嗎?
17. 步步逼近原則 解題時,可以先找齣一個近似解,然後在後續步驟中持續改進嗎?
18. 著色原理 我們可以透過使用顔色,在問題的結構中建構齣模式,然後從中汲取解題的資訊嗎?
19. 隨機化原則 我們可以在問題裏引進一個隨機的機製,使問題簡化嗎?
20. 轉換觀點原則 解題時可以從目標往起點反嚮進行,然後再翻轉思考方嚮嗎?
21. 模組化原則 解題時可以將問題分解成許多子問題,解決之後再將這些部分解閤併成完整的解?
22. 蠻力原則 我可以透過試遍所有可能的解法來解題嗎?