Эвристические методы поиска способа решения задач (стр. 2 из 5)

1) В задаче указан ее вид: имеем задачу на нахождение членов арифметической прогрессии.

2) Ищем способ решения задачи:

· вспоминаем определение арифметической прогрессии:

числовая последовательность, каждый член которой, начиная со второго, равен предшествующему члену, сложенному с одним и тем же числом (разностью прогрессии), называется арифметической прогрессией.

· на основе этого определения составляем программу решения задачи:

нам известно, поэтому находить будем используя определение: и т.д.

3) Проводим решение задачи по найденному способу.

II. ЭВРИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ И ЕГО ПОНЯТИЕ

Фридман Л. М. говорит, что для нестандартной задачи в курсе математики не имеется общих правил и положений, определяющих программу решения такой задачи [2, стр.48]. Однако многие выдающиеся математики и педагоги нашли ряд общих указаний-рекомендаций, которыми следует пользоваться при решении нестандартных задач. Такие указания общепринято называют эвристическими правилами, или эвристиками. В той же книге Фридман замечает, что эвристики в отличие от математических правил носят характер не обязательных рекомендаций, советов, следование которым может привести, а может и не привести, к решению задачи.

О.Б. Епишева несколько иначе трактует понятие эвристики: это “система указаний, пользуясь которыми можно безошибочно выполнить то или иное действие и составляющие, таким образом, ориентировочную основу действий по решению задач”.

В Большой советской энциклопедии под эвристическими методами решения задач понимают специальные методы решения задач, которые обычно противопоставляются формальным методам решения, опирающимся на точные математические модели.

Кроме того, “использование эвристических методов сокращает время решения задачи по сравнению с методом полного ненаправленного перебора возможных альтернатив” [3]. Авторы энциклопедии не утверждают, что эвристический метод решения универсален, а только относят его к “множеству допустимых решений”.

В результате решения огромнейшего числа разнообразнейших задач у большинства учащихся (и даже учителей) складывается неверное представление, что существует необозримое число различных методов и способов решения математических задач, и разобраться в этом многообразии очень сложно. Между тем уже с древнейших времен многие математики занимались поиском общих эвристик – общих эвристических схем, которые помогают в поиске способа решения конкретных задач. Разработкой таких эвристических схем занимался Папп (один из комментаторов Эвклида), великие математики Рене Декарт, Готфрид Лейбниц. Бернард Больцано составил интересное и подробное изложение эвристик. В XX веке этим занимался американский математик Д. Пойа. Кроме того, русские математики Л.М. Фридман и М.Б. Балк разработали эвристические системы для поиска решения математической задачи и успешно их использовали в своей практической работе с учащимися.

III. СИСТЕМА ЭВРИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ Л.М. ФРИДМАНА

3.1 Метод разбиения задачи на подзадачи

Этот метод состоит в том, что сложную нестандартную задачу разбивают на несколько более простых подзадач, по возможности стандартных или ранее решенных, при последовательном решении которых будет решена и исходная сложная задача.

Метод разбиения задачи на подзадачи имеет три разновидности.

1) Разбиение условий задачи на части.

2) Разбиение требования задачи на части.

3) Разбиение области задачи на части.

1)Разбиение условий задачи на части.

Задача 3.Площадь треугольника АВС равна 30 см

. На стороне АС взята точка D такая, что AD : DC = 2 : 3. Длина перпендикуляра DE на BC равна 9 см. Найти BC.

Решение. Построим модель данной задачи.

Дано: 1) ∆ABC; S∆ABC = 30 см

.

D

АСи AD : DC = 2 : 3.

2) DE ^ BC, E 0BC, DE = 9 см.

Найти: ВС.

Внимательно проанализировав условия задачи, нетрудно заметить, что данную нам задачу можно с точностью разделить на две другие, более простые задачи. Переформулировать задачу в две другие возможно так:

1) Найти площадь треугольника BDC, если сторону AC ∆ABCточка D делит в отношении AD : DC = 2 : 3 и S∆ABC = 30 см².

2) Найти сторону BC треугольника BDC, зная его площадь и длину высотыDE.

Решаем первую задачу.

Проведем отрезок BD в ∆ABC. Треугольники

ABD и BDC имеют общую высоту BF, следовательно,В

площади данных треугольников относятся как

длины соответствующих оснований, то есть:Е

S∆ABD : S∆BDС = 2 : 3 ⇒S∆BDС = (⅗)S∆ABC.

А значит, S∆BDС = (⅗)∙30 = 18 см

. А С

Решаем вторую задачу.FD

Для вычисления площади треугольника имеем формулу – половина произведения основания на высоту, поэтому S∆BDС = (½)BC∙DE, то есть, 18 = (½)BC∙9, откуда BC = 4см.

2)Разбиение требования задачи на части.

Задача 4. При каких значениях а корни уравнения

х

+ х + а = 0 больше а ?

Решение. Требование этой задачи очень сложное. Чтобы сделать суть данной задачи наглядной, разобьем это требование на более простые условия.

Во-первых, чтобы корни данного квадратного уравнения были больше а, они должны вообще существовать на множестве действительных чисел, а для этого дискриминант D должен быть неотрицательным.

Поскольку коэффициент старшего члена квадратногоуравнения равен единице, то ветви данной параболы будут направлены вверх. Тогда при любом значении а значениефункции, заданной данным квадратным уравнением, в точке а всегда будет положительно. Это второе условие.

Последнее условие, которое можно извлечь изиxиллюстрации к данной задаче, - абсцисса вершины параболы,всегда строго больше значения а.

Таким образом наша задача разделилась на систему более простых задач:

1)

⇒ ⇒ ;

2)

⇒ ⇒a0 (-∞;-2) ∪ (0;+ ∞);

3)

⇒

.

Объединяя решения данных задач, получаем ответ: а < - 2.

3)Разбиение области задачи на части.

Задача 5.Решить уравнение х

- х

+ х

- х+ 1=0.

Решение. Изучая данное уравнение, возможно заметить, что нечетные степени переменной х входят в уравнение с отрицательным знаком. Такое положение может натолкнуть на мысль разбить область решения данного уравнения на области, включая области отрицательных и положительных действительных чисел:

• при х < 0 левая часть уравнения всегда принимает положительные значения, поэтому она не может быть равна нулю. Это значит, что в области отрицательных чисел уравнение решений не имеет.

• область неотрицательных чисел будем рассматривать как два промежутка в отдельности: а)

0 х < 1; б) х = 1; в) х > 1.

а) преобразуем данное уравнение следующим образом:

х

+ х

-х

+ 1 – х = 0, далее х

+ х

(1 - х

) + 1 – х = 0. Тогда при х < 1 левая часть всегда положительна, и поэтому не равна правой части.

б) при х = 1 левая часть уравнения равна 1 .

в) рассматривая уравнение на множестве х >1, также его преобразуем: