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学数学要怎样才可以把书中的定理全部推出来?

2020-09-28知识

害,题主首先得明白,啥叫数学证明。

举一个非常非常简单的例子,为什么奇数的平方还是奇数?

把这种问题推给一个小学生,他可能只会举例,哦:

1 是奇数,然后 1 的平方是 1 , 1 是奇数,成立。

3 是奇数,然后 3 的平方是 9 , 9 是奇数,成立。

5 是奇数,然后 5 的平方是 25 , 25 是奇数,成立。

\[ \cdots \cdots \cdots \]

是啊,可是这只是对很小的奇数管用,我随便举一个很大的奇数,比如 \[{2718281}\] ,难道你真的打算把它平方一下?

毕竟, \[{2718281^2}\] 让一个小学生手算起来可是会死人的!

懵懵懂懂的,你上了初中,初中老师讲完全平方公式: \[{\left( {a + b} \right)^2} = {a^2} + 2ab + {b^2}\]

你灵机一动,好像,我知道怎么证明 \[{2718281^2}\] 是奇数了。

就是: \[{2718281^2}\]

\[ = {\left( {2718280 + 1} \right)^2}\]

\[ = {2718280^2} + 2 \times 2718280 + {1^2}\]

\[ = {\left( {2 \times 1359140} \right)^2} + 2 \times 2718280 + 1\]

\[ = 2 \times \left[ {2 \times {{1359140}^2} + 2718280} \right] + 1\]

我不管你 \[\left[ {2 \times {{1359140}^2} + 2718280} \right]\] 这个方框里的这一坨是什么,总而言之你肯定是一个整数,那在这一坨整数前面乘一个 2 那结果肯定就是偶数了啊!

那往偶数后面加一个 1 的话,不就一定是一个奇数?

哦哦,所以 \[{2718281^2}\] 一定是一个奇数。

那再举一个例子,证明 \[{314159^2}\] 是奇数。

机灵一点的孩子会发现证明步骤是一样的,

就是: \[{314159^2}\]

\[ = {\left( {314158 + 1} \right)^2}\]

\[ = {314158^2} + 2 \times 314158 + {1^2}\]

\[ = {\left( {2 \times 157079} \right)^2} + 2 \times 314158 + 1\]

\[ = 2 \times \left[ {2 \times {{157079}^2} + 314158} \right] + 1\]

同理, \[{314159^2}\] 是奇数。

是的,我们用这种方法可以用来证明某一个确定的奇数的平方还是奇数,但奇数无穷无尽,你不可能把每一个奇数都平方一遍,然后挨个看平方后的数是不是奇数。

就这样,带着疑问,我们来到了高中

我们发现, \[2718281\] 也好, \[314159\] 也罢,证明它的平方是不是奇数的大体步骤是一样的,只是几个关键的地方换了一个数字而已。

更一般的,你发现只要是一个奇数,就一定满足 \[2n + 1\] 的形式(其中 n 是整数)。

那么: \[{\left( {2n + 1} \right)^2}\]

\[ = 4{n^2} + 2 \times 2n + {1^2}\]

\[ = 2 \times \left( {2{n^2} + 2n} \right) + 1\]

同样的,我们不管 \[\left( {2{n^2} + 2n} \right)\] 里的这一坨是什么,总而言之肯定是一个整数,那在这一坨整数前面乘一个 2 那结果肯定是偶数。

那在偶数后面加一个 1 的话,一定是一个奇数。

注意!注意!注意!

因为任意一个奇数都可以写成\[2n + 1\] 的形式,所以我们刚刚的步骤实际上是把所有的奇数都算了一遍……

换而言之,我们就证明了,对任意一个奇数,它的平方一定是奇数。

我前面啰里吧嗦说了那么一大堆,就是想让大家明白,数学证明究竟是在干什么

事实上,你就可以简单的理解成:

把我们小学时的举例子或初中时的对某一特殊情况的证明,用程序化的语言,把所有的情况都给概括进去。

作了这么多铺垫,终于可以回答题主的问题了

我学数学的时候,一般是先尝试咀嚼好书上的定义,想清楚为什么要这么定义,最好能流利的说出来这么定义的好处。

然后,书上出现了一个定理

我就尝试先蒙住下面的证明,先拿几个特殊的例子试一试,看看能不能证明

一般对于特殊的例子来说,证明是较为简单的,如果连特殊情况都不能证明,就最好老老实实的回过头去翻定义

如果可以证明,那就再仔细想想这几个特殊例子的证明之间有没有共同的地方

这个一般是难点,会花费你大量的时间,不过你的思维也会在这个时候得到锻炼

找到共同点以后,尝试用程序化的语言将其总结一遍,也就是要对任意情况都成立。成功证明以后,回过头看看课本,找找有没有启发。

如果思路一样,步骤一样,那就可以跳过;如果不一样,可以看看答案的思路,想想自己究竟是独创了方法还是自己的步骤有问题,总能得到启发。

还有有些时候要用反证法,有的时候要分类讨论,这个就是数学直觉了,通常需要大量的练习来提升。

其实,学数学最好的状态是,学完一节以后

咦!好像按照这节的思路,似乎是可以往这个方向走走?

然后,你花了几个小时推导了一遍你的思路,打开课本,一翻

下一节就是逐字逐句把你刚刚推导的东西写了一遍……