浙江省衢州二中高三一班 謝聞?wù)?/p>
初等數(shù)論的理論知識在高中數(shù)學(xué)競賽題中應(yīng)用十分廣泛,其作為銜接中學(xué)數(shù)學(xué)與高等數(shù)學(xué)的橋梁,對學(xué)生的思維意識培養(yǎng)具有重要作用。在高中數(shù)學(xué)競賽中,涉及數(shù)論知識的競賽題都具有很強的綜合性,很多時候,只需要通過很小一部分?jǐn)?shù)論知識就可以衍生出無窮的變化。因此,筆者認(rèn)為,數(shù)論問題的解決要從夯實原理,學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)開始,然后在做題的過程中分析每一道題目的解題過程,將題型進(jìn)行分類總結(jié),最后才能在形式多變的數(shù)論題型中巧用解題方法,游刃有余地進(jìn)行解答。
在做與數(shù)論有關(guān)的數(shù)學(xué)競賽題時,有時我們會發(fā)現(xiàn)一些題目表面上看起來非常陌生,讓人感到無從下手,這時如果我們能借助原始的定義和概念,對基本性質(zhì)或者相關(guān)定理進(jìn)行推廣和改進(jìn),我們就會在不經(jīng)意間解決看似十分復(fù)雜的難題。因此,在平時的學(xué)習(xí)當(dāng)中,對數(shù)論原理的基本概念和定理的牢固掌握十分必要,只有在具備一定基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上,才能夠在面對數(shù)論題目時,做到以不變應(yīng)萬變。
例如,以下這道競賽題中,就體現(xiàn)了整除理論中基本性質(zhì)和定理的應(yīng)用:(04年捷克)如果(k∈Z)是整數(shù),求k。
本題中所出現(xiàn)的題目形式非常簡單整齊,但是我們一時間并不知道采取哪一種方法,故而將題目回歸到簡單的題型當(dāng)中去,首先采取試探加估測的辦法,證明在取較小的整數(shù)值時是成立的,然后再根據(jù)題目的特點進(jìn)行合理的變形,這樣我們就由簡單的情形求得了一般做法。因此,想要深刻理解數(shù)論的基本概念和性質(zhì),首先要通過訓(xùn)練一定數(shù)量的相關(guān)習(xí)題,在練習(xí)題中發(fā)現(xiàn)其性質(zhì)和概念的巧妙應(yīng)用,進(jìn)而一步一步深化知識,假以時日定能顯現(xiàn)成效。
在學(xué)習(xí)數(shù)論的過程中我發(fā)現(xiàn),盡管一些同學(xué)的基礎(chǔ)知識已經(jīng)很牢靠了,但是在做某些題目的時候,還是會在解題過程中有所困頓,感到?jīng)]有方法可循。因此,筆者結(jié)合自身經(jīng)驗來看,我認(rèn)為掌握了一定的數(shù)論基礎(chǔ)知識之后,還要在具體的解題過程中認(rèn)真分析每一道題目的解題方法,并將這些解題方法與其相對應(yīng)的題目進(jìn)行歸類。只有在總結(jié)和歸納中我們才能提升對問題的分析和解決能力,甚至在一定程度上達(dá)到舉一反三的效果,最終提煉出自己獨有的意識成果。
例如,筆者在數(shù)論學(xué)習(xí)的過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)歸納法在數(shù)論中有廣泛的應(yīng)用,比如下面一道例題中,就體現(xiàn)了此方法的應(yīng)用。
(50屆IMO題1)設(shè)n是一個正整數(shù),a1,a2,…,ak(k≥2)是集合{1,2,…,n}中互不相同的整數(shù),使得對于i=1,2,…,k-1,都有n|ai(ai+1-1),證明:nak(a1-1)。
在這道題目的解答中,我們可以先證明對于任意整數(shù)i(2≤i≤k),都有n|a(1ai-1)成立,然后根據(jù)整除的基本性質(zhì)得出n|a(1ai+1-1),最后根據(jù)數(shù)學(xué)歸納法,推出nak(a1-1)的結(jié)論。顯然,本題應(yīng)用了數(shù)學(xué)歸納法來解決數(shù)論問題,此方法的巧妙之處就在于遇到這一類題目時,我們首先就會有一個明確的思路,在這樣的思路下,即便是我們不理解問題的本質(zhì),也能順著思路將題目按部就班地做出來。因此,在平時的練習(xí)中,我們要多分析題目的類型和與之對應(yīng)的數(shù)學(xué)方法,這樣在遇到同類問題時,就可以減少我們思維的難度,提升解題的準(zhǔn)確率。
正確的解題方法是解決數(shù)論問題的關(guān)鍵,因此,在平時的練習(xí)過程中,我們要注意觀察和分析,培養(yǎng)思維的靈活性和發(fā)散性,學(xué)會將數(shù)論問題中的解題方法恰當(dāng)巧妙地應(yīng)用到對應(yīng)的題型中去,做到對癥下藥。這樣一來,在解答題目時,我們就不會自亂陣腳,反而會感到得心應(yīng)手,游刃有余。
例如,同余理論和整除理論具有十分緊密地關(guān)系,尤其在整除理論的問題中,我們常常會遇見判斷數(shù)的整除類問題,由于這一類的題目往往具有一定的技巧性,如果我們在學(xué)習(xí)中注意觀察和分析,就會發(fā)現(xiàn),在解這一類問題時,如果能恰當(dāng)?shù)貙⑼嗬碚搼?yīng)用其中,就能更加深刻地看到問題的實質(zhì),從而降低解題難度。另外,還有一些競賽題目具有一定的趣味性和靈活性,有的時候像是在玩一個小游戲,有的時候又像是在解決生活中的實際問題,為了解決這類題型,在平時的練習(xí)中,我們就要多接觸一些構(gòu)思巧妙、富含創(chuàng)意的數(shù)論題型。這樣一來,既可以激發(fā)我們對數(shù)學(xué)的熱愛,還能夠幫助我們開拓視野,養(yǎng)成獨到的思維和見解。因此,巧用解題方法,對于我們競賽能力的提升,具有重要作用,在遇到一些難題怪題時,還會讓我們在解答題目時有一種“撥云見日”的感覺。
總之,高中數(shù)學(xué)知識競賽中初等數(shù)論的題型難度通常較大,這就需要我們能夠保持一顆平常心,以自信樂觀的態(tài)度面對,當(dāng)然,這必定是一個需要長期不斷積累的過程,不能急功近利,不然就會出現(xiàn)事倍功半的現(xiàn)象。因此,為了更好地提升我們的綜合能力,我們要在穩(wěn)固基礎(chǔ)知識的前提下,通過有針對性地分析和歸納,巧妙運用最恰當(dāng)?shù)慕忸}方法,這才是我們學(xué)習(xí)數(shù)論知識的最佳方式。