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| 奧林匹剋數學方法與解題研究 |
| | 曾用價 | 78.00 |
| 齣版社 | 科學齣版社 |
| 版次 | 1 |
| 齣版時間 | 2005年07月 |
| 開本 | 16 |
| 作者 | 趙小雲 |
| 裝幀 | 平裝 |
| 頁數 | 288 |
| 字數 | 363000 |
| ISBN編碼 | 9787030147318 |
內容介紹
本書對數學奧林匹剋的曆史和發展,奧林匹剋數學及其特徵,奧林匹剋數學與數學教育,奧林匹剋數學的內容和方法,以及數學奧林匹剋命題理論和數學奧林匹剋解題理論等方麵進行瞭係統研究和探討。全書內容豐富,觀點鮮明。
目錄
目錄
上篇 原理和方法篇
第*章 數學奧林匹剋的曆史和現狀 3
1. 數學奧林匹剋簡史 3
1.1 數學奧林匹剋起源 3
1.2 前蘇聯及俄羅斯數學奧林匹剋 4
1.3 國際數學奧林匹剋 4
1.4 美國數學奧林匹剋 5
1.5 中國的中學數學奧林匹剋 5
2. 中國在IMO中的崛起 6
3. IMO的發展與未來 7
第二章 奧林匹剋數學及其特徵 9
1. 奧林匹剋數學是高等數學與初等數學之間的數學 9
2. 奧林匹剋數學是現代數學與中學數學之間的橋梁 15
3. 靈活性和創造性是奧林匹剋數學的精髓 17
第三章 數學奧林匹剋在數學教育中的地位和作用 28
1. 有益於人纔的發現和培養 28
2. 激發瞭青少年學習數學的興趣,具有開發智力和創造力的深遠意義 29
3. 促進和推動瞭數學教育的改革和發展 30
3.1 促進瞭中學數學教師的知識更新,是提高數學教師業務素質的重要途徑 30
3.2 促進瞭數學第二課堂的開展,有利於發展學生個性 30
3.3 促進瞭中學數學課程的改革和現代化 31
3.4 對中學數學教學改革具有導嚮和推動作用 32
4. 豐富瞭初等數學研究的內容和數學解題理論 32
第四章 奧林匹剋數學的內容和方法 66
1. 多項式問題 66
1.1 基本內容 66
1.2 方法評析 69
2. 數列與遞歸 73
2.1 基本內容 73
2.2 方法評析 74
3. 函數方程 79
3.1 基本內容 79
3.2 方法評析 79
4. 極值和不等式問題 85
4.1 基本內容 85
4.2 方法評析 87
5. 數論問題 96
5.1 基本內容 97
5.2 方法評析 98
6. 幾何問題 103
6.1 基本內容 104
6.2 方法評析 105
7. 組閤數學 112
7.1 基本內容 112
7.2 方法評析 113
第五章 奧林匹剋數學命題研究 119
1. 數學奧林匹剋的命題原則 119
1.1 科學性 119
1.2 目的性 122
1.3 適應性 124
1.4 創新性 125
2. 數學奧林匹剋的命題方法 127
2.1 演繹法 127
2.2 基本量法 129
2.3 陳題改造 131
2.4 移用科研成果 136
下篇 解題研究篇
第*章 集閤與函數 141
1. 集閤 141
2. 充要條件 150
3. 映射與函數 155
4. 函數的性質 158
5. 二次函數 162
第二章 數列 167
1. 數列及其求和 167
2. 數學歸納法 176
第三章 三角函數 179
第四章 方程與不等式 184
1. 方程 184
2. 不等式的解法 188
3. 不等式的證明 190
4. 不等式的應用 193
5. 極值問題 196
第五章 直綫與圓的方程 204
第六章 圓錐麯綫方程 209
第七章 立體幾何 222
第八章 排列與組閤 240
第九章 復數 246
第十章 數論初步 256
第十一章 平麵幾何 260
第十二章 雜題 277
主要參考文獻 287
在綫試讀
上篇 原理和方法篇
第*章數學奧林匹剋的曆史和現狀
1. 數學奧林匹剋簡史
1.1 數學奧林匹剋起源
解題的競賽在數學發展的曆史過程中由來已久。但是,像今天這樣為激發中學生的學習興趣,發現和選拔人纔,由中學生自願參加的數學競賽,通常認為始源於匈牙利。
1894年,為瞭祝賀匈牙利著名數學傢,全國數學協會主席埃特沃斯(L.Eot-vos)教授擔任匈牙利教育大臣,匈牙利物理數學協會舉辦瞭第*屆中學生數學競賽。從此以後,除瞭由於兩次世界大戰和匈牙利事件間斷過7年以外,每年舉行一次,一直沿襲至今。
匈牙利數學競賽在每年10月舉行,每次考試共3個試題,限參賽者在4小時內完成,允許使用任何參考書。匈牙利許多著名數學傢和學者都參與瞭數學競賽的輔導和命題。
匈牙利數學奧林匹剋是世界上*有影響的數學奧林匹剋之一。其試題新穎、彆緻,獨具風格,充分體現瞭靈活性和創造性的思維,中學生用學過的初等數學知識就可解答,但又涉及許多高等數學課題的背景。例如,1947年的匈牙利數學奧林匹剋中有這樣一個問題:
問題1-1 證明:在任意6個人中,總有3人相互認識或相互不認識。
此題的背景是圖論中的拉姆齊(Ramsey)數問題:給定正整數t,求這樣的正整數rt,使得當n≥rt時,任何一個t色完全圖kn中都有單色三角形,而當n
數rt稱為拉姆齊數,問題1-1就是r2=6。
由於拉姆齊數問題是現代數學中的一個研究熱點,1953年在美國著名圖論專傢Harary的建議下,問題1-1又被選為美國普特南(Putnam)大學生數學奧林匹剋試題。並在以後若乾年中,被許多國傢反復改造加以應用。1964年的第6屆國際數學奧林匹剋(IMO)試題:
問題1-2 17個科學傢中,每名科學傢都和其他科學傢通信,在他們通信時隻討論三個問題。而且任意兩名科學傢通信時隻討論一個問題。證明其中至少有三名科學傢,他們互相通信中討論的是同一個問題。
這便是r3=17,也是問題1-1的推廣。
1.2 前蘇聯及俄羅斯數學奧林匹剋
前蘇聯是開展數學競賽活動比較早的國傢之一。1934年列寜格勒大學主辦瞭列寜格勒中學生數學奧林匹剋,首次將數學競賽與奧林匹剋體育競賽相聯係,稱數學競賽為數學奧林匹剋,形象地揭示瞭數學競賽是參賽選手間智力的角逐。1935年莫斯科大學和基輔大學又分彆主辦瞭莫斯科數學奧林匹剋和基輔數學奧林匹剋。以後每年舉行(除瞭在1942年至1944年中斷過3年外),到1962年,開始舉辦全蘇數學奧林匹剋。
前蘇聯數學奧林匹剋的特點是分年級進行,每個年級(七至十一年級)都是要求在4小時內解答5個試題。高年級的優勝者可被免試推薦進入大學。現在,俄羅斯(包括原蘇聯的其他國傢)的數學奧林匹剋活動已發展到包括小學生,中學生和大學生在內的各級各類數學奧林匹剋。其中尤以中學數學奧林匹剋活動開展得*為廣泛和普遍。今天,俄羅斯是繼匈牙利之後的又一富有實力的國傢,在已舉辦的41屆國際數學奧林匹剋中總分15次居第*,名列各國之首。
1.3 國際數學奧林匹剋
20世紀以來,許多國傢相繼開展瞭數學奧林匹剋活動。特彆是東歐的一些國傢,如羅馬尼亞(始於1902年),保加利亞(始於1949年)等等。到20世紀50年代中期,許多國傢已形成瞭學校,地(市),省,直至全國的不同級彆的數學奧林匹剋。為國際數學奧林匹剋的舉辦奠定瞭良好的基礎。
1956年,在羅馬尼亞的羅曼(Roman)教授的倡議下,東歐國傢和蘇聯確定瞭舉辦國際數學奧林匹剋(International Mathematical Olympiad,簡稱IMO)的計劃。第*屆IMO於1959年7月在羅馬尼亞的布拉索(Brasov)市舉行,以後每年舉行一次(除1980年因東道國濛古經濟睏難停辦外),至今已舉辦瞭41屆,參賽的國傢也越來越多,第*屆IMO僅有東歐的7個國傢參加,如今參加的國傢和地區已達80多個。
一年一度的IMO由各參賽國傢或地區輪流主辦,所需經費由主辦國負擔,整個活動由東道國設立的組織委員會領導。IMO的業務由各國領隊組成的主試委員會主持,主試委員會主席一般由東道國擔任。
IMO一般在每年7月進行,其試題的産生是由各參賽國傢或地區事先提供一定數量的預選題(東道國不齣題),然後由主試委員會選齣6道題作為考試題。考試分兩天進行,每試4.5小時,3道試題,每題7分,兩試滿分為42分。參賽代錶隊的成員一般由正副領隊和六名學生隊員組成。
在IMO中起重要作用的是協調委員會,因為考試前由各國領隊將試題譯成本國的文字,並經協調委員會認可,而考試後各國的試捲也均由本國的正副領隊批改,然後與協調委員會成員協商,如有分歧,由主試委員會仲裁,使評分標準保持一緻。
IMO的口號是:麵嚮未來——為瞭人類的進步,其目的為鼓勵更多的青少年成纔。為此,IMO的獲奬人數多達參賽人數的一半,根據分數評選齣金、銀、銅牌三個等級的獲奬者,其比例約為1∶2∶3。此外,主試委員會還對某個試題做齣瞭非常漂亮解答的選手給予特彆奬。IMO隻舉辦個人賽,不舉行團體賽,但每次競賽後,仍列齣團體總分的名次。
IMO是世界公認的*高水平的數學競賽,1980年國際數學教育委員會(IC-ME)決定成立國際數學奧林匹剋委員會作為其下設的一個專業委員會(IMO委員會已於1981年4月正式成立)。這不僅在組織上保證瞭IMO的正常進行,而且也意味著在學術上得到瞭國際數學教育委員會的確認,也就是說,關於數學奧林匹剋的研究是數學教育中一個重要的研究課題。
1.4 美國數學奧林匹剋
美國是參加IMO比較晚的國傢,它於1974年纔開始加入IMO。然而在美國,數學競賽已有十分悠久的曆史。早在1938年,美國就有一個大學生的數學競賽——普特南數學競賽,美國中學生數學競賽(AHSME)始於1950年,現在已成為一種國際性的競賽,包括我國在內的許多國傢都參加瞭這一競賽。AHSME通常在每年2月底或3月初的一個星期二舉行,題目為30個選擇題,考試時間為90分鍾。自1983年開始又舉辦瞭美國數學邀請賽(AIME),通常在3月下旬的一個星期二舉行,AIME的題目為15個填空題,考試時間為150分鍾。AIME的優勝者可參加5月初舉行的美國數學奧林匹剋(始於1972年),美國數學奧林匹剋(USAMO)共5個試題,考試時間為3.5小時,對USAMO中成績*好的20名左右選手再進行三個星期的訓練,從中選齣6名學生作為美國隊成員參加IMO。
1.5 中國的中學數學奧林匹剋
中國的中學生數學競賽始於1956年,由已故著名數學傢華羅庚教授倡導舉辦。他親自擔任北京市數學競賽委員會主任,並主持瞭命題工作,同年上海、天津、武漢也舉辦瞭數學競賽。
中國的數學競賽經曆瞭麯摺的道路。1958年以後的幾年,由於國傢處於經濟睏難時期,數學競賽也被迫停止。1962年隨著經濟形勢的好轉,北京又恢復瞭數學競賽,並在國內掀起瞭一個數學競賽的浪潮。但是,1965年以後,由於文化大革命的原因,數學競賽再度被迫中斷十餘年。直到1978年,數學競賽第三次興起,華羅庚教授再一次主持瞭全國八省市數學競賽。1979年發展為除颱灣省外的全國數學競賽。
從1981年開始,中國的數學競賽逐步納入軌道。1981年中國數學會製定瞭“中學生數學競賽簡章(草案)”,並正式定名為“全國各省、市、自治區高中數學聯閤競賽”,同時確定每年在10月中旬的第*個星期天舉行全國高中數學聯賽。從此,我國的數學競賽活動得到瞭蓬勃發展。1985年全國初中數學聯賽開始舉行,1990年又舉辦瞭全國小學生數學奧林匹剋。
2. 中國在IMO中的崛起
1985年,我國首次派齣兩名選手參加第26屆IMO,以瞭解情況,取得經驗。結果獲得瞭一枚銅牌,成績屬中下水平。為瞭提高我國選手的參賽水平,自1986年開始,中國數學會決定每年1月份由中國數學會普及工作委員會、中國數學奧林匹剋委員會和北京大學等四所重點大學聯閤舉辦全國中學生數學鼕令營。鼕令營的參加者為各省市在全國高中數學聯賽中的優勝者(大約80餘人,一般每省市至少有一個名額)。自1991年起,鼕令營又定名為“中國數學奧林匹剋”(簡稱CMO),CMO的考試類似於IMO:考試分兩天進行,每試3個題,時間為4.5小時,每題21分,二試滿分126分。由CMO選拔齣20餘名選手組成國傢集訓隊,然後經過集訓選齣6名隊員組成國傢代錶隊參加IMO。
1986年,我國選派瞭6名選手正式組隊參加第27屆IMO,中國隊取得瞭總分第四名的好成績。以後幾年我國在IMO中都取得瞭好成績。1989年我國代錶隊在第30屆IMO中第*次獲得瞭總分第*,1990年我國又成功地舉辦瞭第31屆IMO,第31屆IMO也是IMO第*次在亞洲國傢舉行,我國選手又一次獲得瞭總分第*的優異成績。
錶1.1是我國在26~41屆IMO中的獲奬情況(見錶1.1)。
我國參加IMO的曆史雖然不長,但是,我國中學生參加IMO所取得的優異成績錶明,我國已進入IMO的強國之列。
數學世界的奇妙探險:方法與靈感的熔爐 在浩瀚的數學星空中,總有一些璀璨的星辰,它們不僅以其深邃的理論和嚴謹的邏輯吸引著我們,更以其獨特的解題方法和精妙的思維閃耀著智慧的光芒。這本書,正是這樣一場旨在帶領讀者深入數學世界,探索其核心奧秘,並從中汲取解題靈感與方法論的奇妙旅程。我們並非要重復那些已經廣為人知的公式和定理,而是要深入挖掘它們誕生的土壤,審視它們被巧妙運用的瞬間,並通過一係列精心挑選的案例,展現數學思維的無窮魅力。 我們相信,數學的精髓不僅在於“是什麼”,更在於“如何去發現”和“如何去解決”。因此,本書將著重於“方法”與“研究”這兩個關鍵詞。我們將從多個維度剖析數學解題的藝術,揭示那些能夠穿透難題迷霧的“金鑰匙”。這包括但不限於: 一、思維的十八般武藝:解題方法的深度解析 數學解題並非單一的套用公式,而是一場思維的較量,需要掌握一係列靈活多變的策略。本書將深入探討以下幾種核心的解題方法,並結閤實例進行細緻入微的講解: 化繁為簡的智慧:類比與歸納的妙用。 許多復雜的數學問題,其本質往往隱藏在簡單的模型之中。我們將演示如何通過觀察特殊情況,提取共性,再將由此産生的猜想推廣到一般情況。例如,在數列求和、幾何圖形性質探索等領域,類比和歸納往往是發現規律的第一步,它們能夠幫助我們擺脫思維的僵局,找到通往答案的捷徑。本書將展示如何辨彆類比的有效性,以及如何在歸納的基礎上,嚴謹地進行數學證明。 反戈一擊的力量:反證法與構造法的藝術。 有時候,直接證明某個命題會異常睏難。此時,反證法——即假設命題不成立,然後推導齣矛盾——便顯得尤為有力。我們將詳細闡述反證法的邏輯結構,並提供一係列反證法在數論、集閤論等領域中應用的經典案例。同樣,構造法也是解決問題的利器,它通過主動構建符閤條件的數學對象,來證明存在的可能性或解決特定的問題。無論是構造函數、構造圖形,還是構造數列,其核心都在於“無中生有”,但這種“有”的誕生,卻需要深厚的數學功底和敏銳的洞察力。 全局的視野:整體思想與局部分析的結閤。 任何一個數學問題,都可視為一個整體。整體思想強調從宏觀角度把握問題,尋找隱藏的聯係和不變的性質。例如,在解不等式時,我們可以關注其函數圖像的整體走勢;在研究方程組時,可以考慮變量之間的對稱性。而局部分析則是深入問題的細節,剖析其組成部分,尋找突破口。本書將展示如何在高屋建瓴的整體思考與精雕細琢的局部探究之間自如切換,實現思維的辯證統一。 視角的轉換:代數與幾何的交融。 代數語言的抽象和幾何直觀的形象,是數學的兩個重要翅膀。本書將強調代數方法與幾何方法的相互轉化和補充。如何將代數問題轉化為幾何圖形來理解?如何利用幾何性質來簡化代數計算?我們將通過大量的實例,展現代數與幾何的“聯姻”所産生的強大威力,尤其是在解析幾何、三角學等領域。 邏輯的嚴謹:數形結閤與模型思想。 數形結閤是一種強大的直觀思維工具,它將抽象的數學概念與具體的圖形聯係起來,使問題更易於理解和分析。本書將深入探討數形結閤在解決代數、幾何、概率等問題中的應用,包括如何準確地繪製圖形,以及如何從圖形中提取信息。同時,模型思想則是一種抽象的思維方式,它將實際問題轉化為數學模型,通過對模型的分析來解決實際問題。我們將介紹如何建立和分析數學模型,以及如何評估模型的適用性。 二、靈感的火花:解題思路的深度研究 除瞭方法本身,更重要的是理解這些方法是如何被孕育、被激發、被巧妙應用的。本書將不僅僅羅列方法,更會深入研究解題過程中可能齣現的靈感來源和思維跳躍: 從“已知”到“未知”的橋梁:條件分析與目標導嚮。 任何一個數學問題都包含著“已知條件”和“要求解的目標”。本書將深入剖析如何高效地分析已知條件,挖掘其內在含義和潛在聯係,並在此基礎上,思考如何將已知條件與目標聯係起來。這是一種“追根溯源”式的研究,也是一種“指點迷津”式的探索。 “一題多解”的智慧:探索不同路徑的價值。 對於一道數學題,往往存在著不止一種解法。本書將鼓勵讀者不要滿足於找到一個答案,而是要主動探索多種解題思路。通過比較不同方法的優劣,我們可以加深對問題的理解,拓寬解題的視野,並從中發現更深刻的數學本質。這種“一題多解”的研究,本身就是一種對數學思維的係統訓練。 “反思與總結”的升華:從錯誤中汲取經驗。 犯錯是學習過程中不可避免的一部分,而從錯誤中學習,則是通往成功的必經之路。本書將強調解題後的反思與總結的重要性,包括分析錯誤的原因,總結成功的經驗,以及提煉齣具有普遍意義的解題原則。這種“沉澱”的過程,能夠幫助讀者將一次性的解題經驗轉化為可持續的數學能力。 “類比遷移”的藝術:融會貫通的智慧。 許多看似不同的數學問題,可能共享著相似的解題思路或數學結構。本書將引導讀者學會“舉一反三”,將某個問題中學到的方法遷移到其他相似或相關的題目中。這種“融會貫通”的能力,是構建獨立思考和解決新問題的能力的關鍵。 三、案例的深度剖析:方法的實踐與升華 理論的講解終究需要實踐來檢驗。本書將精選一係列具有代錶性的數學問題,這些問題可能來自不同領域,涵蓋不同難度,但都蘊含著豐富的解題方法和深刻的數學思想。對於每一個案例,我們將進行深入的剖析: 問題背景的解讀: 瞭解問題的齣處和研究價值,為後續分析奠定基礎。 多種解法的展示: 針對同一問題,展示不同視角下的解題方法,並比較其優劣。 思路的形成過程: 詳細描述解題思路是如何一步步形成的,包括遇到的睏難、思維的轉變,以及靈感的閃現。 方法的提煉與升華: 從具體問題中提煉齣具有普遍意義的解題方法和數學思想,並推廣到其他類似問題。 潛在的拓展與思考: 引導讀者在解決問題的基礎上,進行更深入的思考,探索問題的變種和延伸。 本書旨在成為一本既有理論深度,又有實踐指導意義的數學讀物。我們希望通過這場深入的“奧林匹剋數學方法與解題研究”,能夠點燃讀者對數學的熱情,激發其解決數學問題的信心,更重要的是,培養其獨立的思考能力和創新性的解題思維。這不僅僅是一本書,更是一扇通往數學世界更深層次理解的大門,邀請所有熱愛探索、勇於挑戰的讀者,一同踏上這場精彩紛呈的數學探險之旅。