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困扰数学家们几十年的几何难题攻破菲尔兹 [复制链接]

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IMO诸神之战

王者级选手

年12月,华裔数学家陶哲轩在博客上宣布:

那个困扰了数学家们几十年的几何难题,已经被他和他的博士后完美推翻了。

图源自网络

这是几何领域的又一重大发现,也是一项振奋人心的数学成就。但当这项成就诞生在陶哲轩身上时,大家都觉得这太平常了!

参加数学竞赛的同学们,大概都听说过陶哲轩的传奇经历,这个超级数学天才的成长之路让人叹为观止!

2岁:激活了数学天赋,可以用积木在幼儿园给大孩子讲数学题。

5岁:他已经学完小学的数学知识,开始进入中学旁听数学课程。

7岁:陶哲轩已经可以自学《微积分》。

8岁:他参加美国高中生参加满分的SAT数学考试,一下就拿到了分的高分。

9岁:陶哲轩开始参与IMO竞赛,并在3年内陆续拿到了铜牌、银牌、金牌。他至今仍是“IMO最小金牌得主”的记录保持者。

16岁:陶哲轩获得弗林德斯大学学士学位;

17岁:获得弗林德斯大学硕士学位;

21岁:拿到普林斯顿大学博士学位。

24岁:他已经成为了加州大学洛杉矶分校最年轻的教授。

31岁:他又获得了数学界的诺贝尔奖菲尔茨奖,走向数学届的峰顶。

那么这样一位从竞赛走出的天才是如何学习数学的呢?他又有着哪些解题技巧与思路呢?今天我们就来分享一下陶哲轩的数学思维以及解题技巧吧~

了解解题策略,

是竞赛的第一步

IMO堪称数学届的“诸神之战”,那么大神陶哲轩又在竞赛经历中总结出哪些解题策略呢?

陶哲轩认为

所有的数学题都从一个问题开始,并结束于简单而合乎逻辑的步骤。而这些步骤大体与理解问题、找到问题给出的信息、理解题目要求的目标、选择恰当的符号相关。

确定题目类型

在国际数学竞赛中,我们会遇到许多让人眼花缭乱的题型。在这时我们应该如何找到突破点呢?陶哲轩指出,竞赛中一般存在三种主要的题目类型。

?“证明……”或者“推算……”的题目。这类题目要求证明某个特定的命题为真,或者推算出某个特定表达式的值。

?“求一个……的值”或者“求所有……的值”的题目。这类题目要求我们求出满足特定条件的一个(或者所有)值。

?“是否存在……”的题目。这类题目要求你要么证明一个命题为真,要么给出一个反例(于是这类题目就变成了前两种类型题目中的一个)。

不同的题目类型,决定了解题的根本方法,因此理解题型给题目做分类,是非常重要的解题步骤。

在找准题型之后,我们则需要锚定题目中给出的信息,思考可以用哪些定理来处理这些信息。

明确解题目标

在初步理解题目类型后,我们要进行的下一步则是明确解题目标。这个目标可能是“求出某个对象的值,证明某个命题为真,确定某个具有特殊性质的对象是否存在”。

明确目标有助于我们选择最合适的解题战术,用最快的时间找到破局思路。

选择恰当的符号

在明确题型与解题目标后,我们需要尽快地将题目中的复杂信息符号化,将它们转化成各种简单明晰的数学公式。在这一步骤中,我们面临的数学难题也将迎刃而解。

图源自unsplash

遇难题思路卡壳?

这些技巧快用上

在解题过程中,很多同学都会遇到让我们卡壳、或是冥思苦想不得其解的难题。那么在这种情况下,陶哲轩大神又有哪些破解难题的小技巧呢?

白纸应用法

在遇到难题时,我们可以在白纸上画出示意图,并将题目的主要信息提炼出来写在纸上。

这样做便于我们在解题的过程中进行参考与思考,而且把已知的内容写下来,也有助于激发新的灵感与联想。

当然这张白纸不需要写出过多的兀余信息,而是要强调那些最有用的事实。那些未经正式的、令人怀疑的想法,则可以写在另一张草稿纸上用于做对比。

图源自pixabay

对问题做修改

当你被某道奥数题卡到天昏地暗时,应该怎么做?陶哲轩给出了一个小技巧。那就是对问题稍作修改,使难题变得更加容易处理。

修改问题的方式包括:

(a)考虑该问题的一个特殊情形例如极端情形或退化的情形。

(b)解决该问题的一种简化情形。

(c)设计一个包含该问题的猜想,并试图先证明这个猜想。

(d)导出该问题的某个结论,并尝试先证明这个结论。

(e)重新表达该问题(例如用反证法证明其逆否命题,或者尝试采用某种替换形式)。

(f)研究类似问题的解答。

(g)推广该问题。

当我们对某一问题无从下手时,这些方法能够帮我们简化题型,更快切入题目中的核心问题。

讲一个好故事,

比背公式更重要?

数学是一门客观的科学,仿佛方程、定理和论据就是这门学科的全部了。

但陶哲轩却认为,将数学故事化,在解题的过程中进行数学叙事是一件很重要的事,因为只有这样做,才能帮助我们真正理解抽象的数学概念。

数学叙事,指的是为抽象的数学问题添加现实的背景。它可以帮助我们将问题融入相关的背景中,为我们提供洞察力和解题线索。

在这一过程里,我们了解自己的目标不仅仅是解决关于X的问题,而是用一种叙述的方式来描述事物,用故事做类比,来发现它与数学公式的关联,找到解题的思路。

如果你想要发展这样的能力,最迅速的办法就是问问题,而且提出的问题越“蠢”越好。

比如

当我们把两个负数相乘时,我们得到一个正数。这种计算对于许多人来说都并不直观。两个负数为什么不会组合成另一个负数呢?

当我们提出这个问题后,就可以使用故事进行类比。在把数学故事化的过程中,我们可以假设这样一些场景。

举个公式例子:-3X(-4)=12

故事场景1:工作时间

如果你想类比3X4,可以假设你做某件事的时薪是3美元,你工作了4个小时,所以你每小时可以得到3美元,4小时后你会得到12美元。

但现在,假设你不是每小时收入3美元,而是有些东西每小时要花你3美元,比如你在用自来水或者用电,你每小时都要花3美元,所以4小时后这将花费你12美元。而这就是为什么-3X4等-12。

故事场景2:用水情况

现在假设你的水是开着的,每小时要花3美元,但你设法把水关了4个小时,所以你节省了4个小时的费用,所以你省了12美元,这就是为什么-3X-4等于正12

这种将数学故事化的方法是非常有用的。它让我们能够将抽象的数学语言转化为实际的生活场景,在一个个故事中对数学题有更为清晰的认知。

以上信息参考资料:

《陶哲轩教你学数学》

《大师课:陶哲轩TerenceTao不再恐惧数学学会新思维》

参加竞赛是学习数学的好机会,它能让我们接触丰富而有趣的题型,对数学展开富有深度的探索。

如果你也想像陶哲轩一样在数学路上走的更远,那么今年3月份截止报名的Eucild欧几里得数学竞赛,就是一个值得选择的赛事哦。

No.1

//Euclid欧几里德数学竞赛

欧几里得数学竞赛是UniversityofWaterloo(加拿大滑铁卢大学)数学学院为全球高中生举办的数学竞赛,同时也是加拿大中学阶段最具含金量、最被认可的竞赛。欧几里得数学竞赛始于上世纪70年代,截止今年已有超过30万的考生参加。

滑铁卢大学拥有加拿大唯一,也是北美最大的数学学院,优秀毕业生每年更是受到诸如IBM、微软等知名IT公司和金融精算公司的垂青,获得非常多优先聘用的机会。

近年来,欧赛已作为滑铁卢大学数学和计算机系如何录取学生,并颁发奖学金的重要考核标准,甚至被称为加拿大的“数学雅思”、“数学托福”。

可以找加思小客咨询详情哦!

No.2

//课程大纲

No.3

//课程安排

课堂形式:

线上授课;班课:3-8人/1V1定制化课程

授课时长:

基础班-30课时;强化班-20课时;1V1定制化课程课时

授课时间:

周末课程,具体时间根据老师和学生情况商议

No.4

//参赛时间

Time1

报名截止时间

年3月10日

Time2

考试时间

南美洲加北美地区:年4月4日

美洲以外的地区:年4月5日

No.5

//适合学生

适合9-12年级的学生,掌握高一高二数学水平,数学基础扎实,致力于美国数学专业学校,尤其是滑铁卢大学数学学院。

No.6

//比赛详情

导师介绍

陈老师爱荷华州立大学数学硕士

大连理工大学数学学士

爱荷华州立大学数学硕士(全额奖学金)

数学竞赛教练

辅导经历

长期辅导国际数学竞赛和国际课程,累计授课时长超小时;

辅导AMC10学生超过人,AIME晋级率75%;

辅导AMC12学生40余人,AIME晋级率65%;

欧几里得多名学生进入top25%。

张老师美国东北大学博士

美国东北大学博士

十余年国际数学课程老师

国际数学竞赛教练

著有《习题宝典》系列丛书

辅导经历

AMC10辅导超过30余人,AIME晋级率70%;

amc12辅导超过20多人、AIME晋级率75%,十余名学生考试中斩获全球TOP1%。

Maxwell老师国际教育学硕士

国际教育学硕士

资深数学竞赛教练

辅导经历

年多名同学获得AMC10/12HonorRollofDistinction奖项;

近3年AMC/Waterloo/UKMT/SASMO等比赛获奖人数超过人次;

10年国际数学教龄,现任某IBcontinuum学校数学课程负责人;

往年学生中,被世界前30学校录取人数超80人,前超过人。

No.7

//推荐理由

高含金量

由滑铁卢大学数学学院主办,是北美理工科专业奖学金评审标准之一。

数学能力

欧几里得竞赛有利于培养学生对数学的兴趣,很好的锻炼学生数学解题能力。而且数学类的相关课程是各个大学理工类专业的必修课程,对于学生今后在国外大学的学习生活大有益处。

申请利器

在欧几里德数学竞赛中学生成绩优异,会对学生的申请有很大的帮助,并且有机会获得入学奖学金的机会,是申请滑铁卢大学数学院奖学金的必备条件。

项目收获

难度略大,考核学生超前的数学学习能力,全球参赛者中排名前25%的学生均可获得荣誉证书。

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