《田忌賽馬》的故事是一個(gè)以弱勝?gòu)?qiáng)的典型案例,小學(xué)語文課本中安排有這一內(nèi)容,同時(shí)在人教版小學(xué)數(shù)學(xué)教材四年級(jí)上冊(cè)也安排了這一內(nèi)容的學(xué)習(xí)?!矮@勝策略問題”的課外延伸部分(如取火柴棒游戲、取撲克牌游戲等)值得我們進(jìn)行深入研究。本文將通過實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生探討如何用倒推法解決這類問題。
一、激趣導(dǎo)入
師:今天咱們來玩幾個(gè)游戲,看看誰能找到這些游戲中的取勝策略。
教師出示下面這道題:
54張撲克牌,甲、乙兩人輪流取牌,每人每次只能取1~4張,誰取到最后1張誰輸。甲怎樣取牌才能確保獲勝呢?(選自《學(xué)習(xí)與鞏固》四年級(jí)上冊(cè)第81頁)
師:這是咱們練習(xí)冊(cè)上的一道題。按照游戲的規(guī)則,若甲要確保自己獲勝,怎樣才能做到呢?
生:如果甲能取到第53張牌,那他就一定能贏。
師:怎樣才能確保甲取到第53張牌呢?讓我們帶著這一問題先來動(dòng)手玩一個(gè)簡(jiǎn)單的取硬幣游戲。
二、初步感知獲勝的策略(有余數(shù)的情況)
游戲1:桌上放著15枚硬幣,同桌兩個(gè)人輪流取走若干枚。規(guī)則是每人每次至少取1枚,至多取5枚,誰拿到最后1枚誰就贏得全部的15枚硬幣。
師:我們?cè)谕嬗螒蛑耙龅揭韵聝牲c(diǎn)。1.熟悉游戲的規(guī)則:取硬幣游戲是由兩個(gè)人一起玩的,要求每個(gè)人輪流取走若干個(gè)硬幣,誰取走最后1枚硬幣誰就算贏;2.游戲開始前要思考:有沒有能保證自己贏的辦法?若有,這個(gè)辦法是什么?怎樣才能確保自己能拿到最后的1枚硬幣呢?
學(xué)生思考,同桌玩游戲,然后反饋。
師:你可以把自己想象為處于一個(gè)即將贏的狀態(tài),假若輪著你取硬幣時(shí),桌上剩下的硬幣恰好不超過5枚,這時(shí),你可以一次拿走桌上所有硬幣成為贏者。若把這樣的終點(diǎn)狀態(tài)往前推,是否能找出某個(gè)狀態(tài),使得對(duì)方無論取走幾枚硬幣,你都會(huì)處于理想的獲勝狀態(tài)呢?
生:我只要讓對(duì)方處于桌上有6枚硬幣的狀態(tài),這時(shí)無論他取走幾枚(從1枚到5枚)硬幣,桌上都會(huì)剩下至少1枚至多5枚硬幣,這樣勝利一定屬于我!
師:你的想法太棒了!也就是說,誰能取走第9枚硬幣(板書:15-6=9),誰將獲勝。以此類推,若把這樣的狀態(tài)再往前推呢?
生:我只要取到第3枚硬幣(教師板書:9-6=3),就一定可以獲勝。
師:是這樣嗎?我們一起來驗(yàn)證一下?,F(xiàn)在我們用(1)(2)(3)……(15)把這15枚硬幣編上號(hào),若要確保取到第(15)號(hào),就必須取到第(9)號(hào)(此時(shí)桌上剩下6枚硬幣),這樣不論對(duì)方取幾枚,只要將剩下的全部取走就能成為贏者……
師:觀察一下,這兩個(gè)算式有什么特點(diǎn)?
生:每次都是減去6。
師:這與游戲的規(guī)則有什么關(guān)系呢?
生:游戲規(guī)則中,每次取走硬幣的最小數(shù)與最大數(shù)的和正好是6。
師:(板書:1+5=6)這個(gè)發(fā)現(xiàn)太好了!
師:如果將這個(gè)游戲稍做變化,你還能找出獲勝的策略嗎?
三、進(jìn)一步探索獲勝的策略(沒有余數(shù)的情況)
游戲2:桌上放著15枚硬幣,同桌兩個(gè)人輪流取走若干枚。規(guī)則是每人每次至少取1枚,至多取4枚,誰拿到最后1枚誰就贏得全部的15枚硬幣。
師:這個(gè)游戲與上一個(gè)有什么不一樣?
生:這兩個(gè)游戲的規(guī)則不一樣。前面那個(gè)是“至多取5枚”,這個(gè)游戲是“至多取4枚”。
師:請(qǐng)大家先獨(dú)立思考,然后同桌玩一玩。
學(xué)生思考,同桌玩游戲,然后反饋。
生:我仿照上一個(gè)游戲,用(1)~(15)給它們編上號(hào)。若要確保取到第(15)號(hào),就必須拿到第(10)號(hào)。
師:為什么必須拿到第(10)號(hào)?
生:因?yàn)橛螒虻囊?guī)則中,每次取硬幣的最小數(shù)與最大數(shù)的和是5。
師:接下來怎么取呢?
生:若要保證取到第(10)號(hào)硬幣,就必須取到第(5)號(hào)硬幣。因此,要確保在這個(gè)游戲中獲勝的策略是讓對(duì)方先取,無論對(duì)方取走幾枚硬幣,我只要取的硬幣數(shù)與對(duì)方的和湊成5,就可以確保在這個(gè)游戲中獲勝。
師:通過玩這兩個(gè)游戲,我們發(fā)現(xiàn),確保在游戲中獲勝的最佳策略是:硬幣總數(shù)÷每次取硬幣的最小數(shù)與最大數(shù)的和=?若有余數(shù),自己先取并且取走余數(shù),然后無論對(duì)方取走幾枚硬幣,只要取的硬幣數(shù)與對(duì)方的和湊成每次取硬幣的最小數(shù)與最大數(shù)的和,可以確保本人在這個(gè)游戲中獲勝;若沒有余數(shù),要讓對(duì)方先取,然后無論對(duì)方取走幾枚硬幣,只要取的硬幣數(shù)與對(duì)方的和湊成每次取硬幣的最小數(shù)與最大數(shù)的和,就可以確保本人在這個(gè)游戲中獲勝。
四、靈活運(yùn)用獲勝策略
師:(出示本課開頭的撲克牌游戲題)你能用我們找到的最佳獲勝策略解決這個(gè)問題嗎?
生1:1+4=5,53÷5=10……3。說明取10輪,還余3張。所以獲勝策略是:甲只要先取3張牌,接下來無論乙取幾張,甲只要取的牌數(shù)與乙的和湊成5,就可以確保甲在游戲中獲勝。
生2:為什么不是用54進(jìn)行計(jì)算呢?
生1:我們研究的是獲勝的策略,取到第54張就輸了,所以要用53進(jìn)行計(jì)算。