【奧數揭秘】從碰運氣到理解分析 先定基礎再拔高
題解把找未知數的問題變成了二進制表示的問題,由於二進制表示的唯一性,就得到了唯一的一組解,從而找到答案。
初看題目,見着2的幾次方,還要拼個小數出來,要想憑空試幾個未知數,碰運氣找出答案,可能不容易。如果系統一點思考,先試最大且最接近4.625的數,比如22=4,就可以排除4,再看看其他2的次方會接近0.625,之後也可以找到0.5和0.125這兩個小數,是2的負次方,就找到了答案。只是難免要思考:這樣找出來的答案是不是唯一?會不會換一種試數字的方式,會找到不同的答案?
用上述二進制表示的唯一性當然是一種解釋的方法,要是對這個結果不滿意,想要多些數理解釋,也是可以的。
比如,開始時不用4來試,之後加幾個較大的2的次方,能否拼湊出4.625呢?其實是不會的,理解起來很容易,若果最大的項是2,這裏只有3個項,一定小於2或之後的項加起來,那就是2+1+1/2+1/4+…=4。這裏用上了等比數列無限項的和,因而看得出,2或更小的項加起來,是不會超過4的,普遍來說,就是或更小的幾個項加起來,不會超過2x+1。那樣就說明,最大的必不是2,只能是4,於是之後每次也只能選取2的最大次方,也是同一道理。這裏就說明了選取的方式是唯一的。
做題時,不同水平的學生也會有不同想法。比如初中生,初接觸競賽數學,試幾個數剛好試出了答案,應該會很有成就感。當然,要更深入的理解,又要有一番解釋。這道題的數理解釋講起來也有難度。一方面,初中課堂里二進制未必會講到小數部分,也較少特別提到表示式的唯一性。另一方面,若果用之前提到的無限項的和,在課程內是高中內容,要預先學過才可以用得上這樣的解釋。
實際上,也可以用直觀圖解,比如說一條線段裏,若果塗黑了一半,再不斷在餘下的線段中不斷地取一半塗黑,那樣塗黑的範圍不會超過原本的線段。這在初中階段是比較直觀易懂的解釋。
高小和初中的時間最適合學生學習競賽數學,這段時間多少有些呈分試和升中的考慮,學生動力會大一點,態度會比較認真,不自覺之間已經學了許多中學課題的內容。初中的時候沒有公開試推動,但是由於時間比較多,可以專注於競賽數學的練習上,進步可以很快。
不過,這些年級基礎知識比較少,學生自己需要針對性地鞏固基礎,選擇適合自己水平的拔尖課程,才容易把握住黃金時機,好好發展。
● 張志基
簡介:奧校於1995年成立,為香港首間提供奧數培訓之註冊慈善機構(編號:91/4924),每年均舉辦「香港小學數學奧林匹克比賽」,旨在發掘在數學方面有潛質的學生。學員有機會選拔成為香港代表隊,獲免費培訓並參加海內外重要大賽。詳情可瀏覽:www.hkmos.org。