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一、書籍簡介 (一)成書背景 和很多人一樣,上中學時期的作者不喜歡數(shù)學,只覺得數(shù)學太死板、又無聊,他的成績也僅僅是C。 一次,他在書店中看到了一本講微積分的書,其中平實的語言及轉(zhuǎn)換曲線為直線的微觀處理思路,徹底改變了他對數(shù)學的態(tài)度。進入大學后,作者喜歡上了微積分,上了數(shù)學系,還攻讀了數(shù)學物理學博士學位。 在現(xiàn)實中,仍然有不計其數(shù)的聰明學生對數(shù)學抱著恐懼膽怯的心理,作者希望寫出一本不需要死記定理,簡單直觀的數(shù)學書,以改變目前這種缺乏創(chuàng)造性的教學方式。 當然了,書名雖然號稱要燒掉數(shù)學書,并非真要讀者這么去做,真正要消除的應該是那些僵化的思維罷了。 (二)作者的觀點 對于數(shù)學的學習,作者的具體做法大致有兩條: 1. 理解而非死記 傳統(tǒng)數(shù)學教育往往只讓學生死記定理,而不理解其中的推導過程及具體含義,自然無法靈活運用。作者就建議,加入一些哪怕是錯誤的推理,都以加深學生的理解。 2. 轉(zhuǎn)換思路 一個概念之所以看起來很復雜,是因為沒有找到一條化繁為簡的解釋方式。作者就非常善于從生活常識入手,把一個個高深的數(shù)學概念變得平易近人起來。 如之前提到的微積分,如果換一個角度來理解:如果放大彎曲的東西,它會顯得越來越直。這樣就可以用直線的各種方法來處理了。 以下以二次項展開式為例,具體看看作者是如何做到的。 二、從方形面積的計算到二次項展開 二項展開式是依據(jù)二項式定理對(a+b)的n次方進行展開得到的式子,對應的二項式定理表示為:
(一)方形面積
這樣的公式當然不便于理解。為了轉(zhuǎn)化思維,作者創(chuàng)造了一個“撕東西顯然律”: 將一件東西撕成兩片,則原來的面積為撕開后兩片的面積之和。寫成縮寫形式就是:(a+b)·(某個東西)=a·(某個東西)+b·(某個東西)。這就是課本上的“分配律”。 (二)二次項展開 1. 分配律的擴展
如果方形的兩邊分別為(a+b)和(c+d),面積等式可表示為: (a+b)(c+d)=ac+ad+bc+bd 這就是分配律的擴展,即多項式相乘的法則。 2. 兩項式的平方和展開公式
再進一步看其他方形面積的組成情況,發(fā)現(xiàn)一個邊長為(a+b)的正方形由上圖中的四塊圖形組成,面積等式可表示為: (a+b)2=a2+2ab+b2 這就是平方和的展開公式。 3. 三項式的平方和展開公式
同理,我們可以由邊長為(a+b+c)的正方形,整理得到三項式的平方和展開公式如下: (a+b+c)2=a2+b2+c2+2ab+2bc+2ac 4. 立方和展開公式
類似的,從上圖中邊長為(a+b)的立方體,整理體積等式如下: (a+b)3=a3+3a2b+3b2a+b3 這就是兩項式的立方和展開公式。不過,更高次的展開已無法再以這樣的面積等式來表示了。 5. 勾股定理 但不代表這種“撕東西顯然律”就止步于此,在熟悉的勾股定理證明上,同樣可以達到清晰、簡潔的效果。
如前面表述,邊長為(a+b)的正方形面積為: (a+b)2=a2+2ab+b2。 再減去四個三角形的面積,就是中間小正方形的面積,整理得到: a2+b2=c2 以上就是作者轉(zhuǎn)換思維,運用面積的簡單計算,推導出了二項式展開式,還簡明地證明了勾股定理。類似的做法,其實在許多學科的研究和學習中,都適用。 |
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