錢寶英
摘 要:逆向思維做為與正向思維相對(duì)應(yīng)的思維方法,在我們分析和解決數(shù)學(xué)問題中同樣有著舉足輕重的作用.運(yùn)用反推思考、間接思考、反證法和舉反例等逆向思維方法,在解決數(shù)學(xué)問題時(shí)往往能取得意想不到的效果.逆向思維有利于克服定勢(shì)思維的保守性,本文擬探討高等數(shù)學(xué)中的逆向思維方法,通過相關(guān)的論述來說明逆向思維方法在高等數(shù)學(xué)中的應(yīng)用.
關(guān)鍵詞:逆向思維;構(gòu)造法;反證法;舉反例;間接法
數(shù)學(xué)中的逆向思維是發(fā)散思維的一種重要形式,它是從習(xí)慣思維的相反方向(或另一面)去進(jìn)行思考分析問題,常常表現(xiàn)為逆用定義、逆用定理、逆用公式、逆用法則、舉反例等,從而達(dá)到解決問題的目的。
一、定義的逆用
數(shù)學(xué)中被定義的概念和下定義的概念其外延完全相等, 因而兩者的位置可以互換,這就應(yīng)從正反兩方面加深對(duì)定義的理解.恰當(dāng)利用定義的“可逆性”,可使解題靈活簡(jiǎn)捷.
例(利用定積分的定義求極限)求極限
2.定理的逆用
數(shù)學(xué)定理有可逆的和不可逆的, 對(duì)可逆性定理我們可以直接通過逆用來解決數(shù)學(xué)問題.
例 行列式中的定理:行列式等于它任意一行的所有元素與它們的對(duì)應(yīng)代數(shù)余子式的乘積之和.即
其中Aij為D中元素aij的代數(shù)余子式.
上面的式子從左向右看是行列式D按第i行展開,從右向左看即是還原,還原后的行列式第i的元素依次為Ai1,Ai2,…,Ain前面的那些數(shù)(即ai1,ai2,…,ain)而其余各行元素由這些代數(shù)余子式所含的那些行確定.因此,當(dāng)j≠i時(shí), 有
即得定理:行列式的一行所有元素與另外一行的對(duì)應(yīng)元素的代數(shù)余子式乘積的和等于0,由此可見此定理是逆用上面的定理而得來的。
(三)公式的逆用
例 式子? ? ? ? ? ? ,順用就是矩陣乘法,
逆用就是矩陣分解形式. 實(shí)際上逆用這一公式很容易證明[2]中“線性空間V上雙線性函數(shù)f關(guān)于V的兩組基的矩陣是合同的”.
事實(shí)上,設(shè)線性空間V上線性函數(shù)f關(guān)于V的兩組基ε1,ε2,…,εn與η1,η2,…ηn的矩陣分別為A=(aij)與B=(bij),且(η1,η2,…η)=(ε1,ε2,…,εn)C,則
其中,Ci為C的第i列(i=1,2,…,n),所以B合同于A.
(四)法則的逆用
例兩個(gè)多項(xiàng)式中只要有一個(gè)為零,那么它們的積等于零. 有其反面,若兩個(gè)多項(xiàng)式的積為零,則這兩個(gè)多項(xiàng)式中至少有一個(gè)為零.由此易得多項(xiàng)式乘法滿足消去律,即:若
且? ? ,則? ? ?.事實(shí)上,由已知有
即? ? ? ? ?,而? ? ,所以
即? ? ?.
(五)恒等式的逆用
對(duì)恒等式的使用常習(xí)慣于從左到右,即正向恒等式.但是, 如果將恒等式逆向處理,即從右到左使用,不僅能使運(yùn)算變得簡(jiǎn)潔,而且運(yùn)算方法也會(huì)變得靈活和巧妙,對(duì)一些特別麻煩的問題,逆用恒等式來處理常能收到較好的效果.如? ? ? 在三角恒等式證明中及不定積分等計(jì)算中都有廣泛的應(yīng)用.
例求
解