一、书籍简介 (一)成书背景 和很多人一样,上中学时期的作者不喜欢数学,只觉得数学太死板、又无聊,他的成绩也仅仅是C。 一次,他在书店中看到了一本讲微积分的书,其中平实的语言及转换曲线为直线的微观处理思路,彻底改变了他对数学的态度。进入大学后,作者喜欢上了微积分,上了数学系,还攻读了数学物理学博士学位。 在现实中,仍然有不计其数的聪明学生对数学抱着恐惧胆怯的心理,作者希望写出一本不需要死记定理,简单直观的数学书,以改变目前这种缺乏创造性的教学方式。 当然了,书名虽然号称要烧掉数学书,并非真要读者这么去做,真正要消除的应该是那些僵化的思维罢了。 (二)作者的观点 对于数学的学习,作者的具体做法大致有两条: 1. 理解而非死记 传统数学教育往往只让学生死记定理,而不理解其中的推导过程及具体含义,自然无法灵活运用。作者就建议,加入一些哪怕是错误的推理,都以加深学生的理解。 2. 转换思路 一个概念之所以看起来很复杂,是因为没有找到一条化繁为简的解释方式。作者就非常善于从生活常识入手,把一个个高深的数学概念变得平易近人起来。 如之前提到的微积分,如果换一个角度来理解:如果放大弯曲的东西,它会显得越来越直。这样就可以用直线的各种方法来处理了。 以下以二次项展开式为例,具体看看作者是如何做到的。 二、从方形面积的计算到二次项展开 二项展开式是依据二项式定理对(a+b)的n次方进行展开得到的式子,对应的二项式定理表示为:
(一)方形面积 这样的公式当然不便于理解。为了转化思维,作者创造了一个“撕东西显然律”: 将一件东西撕成两片,则原来的面积为撕开后两片的面积之和。写成缩写形式就是:(a+b)·(某个东西)=a·(某个东西)+b·(某个东西)。这就是课本上的“分配律”。 (二)二次项展开 1. 分配律的扩展 如果方形的两边分别为(a+b)和(c+d),面积等式可表示为: (a+b)(c+d)=ac+ad+bc+bd 这就是分配律的扩展,即多项式相乘的法则。 2. 两项式的平方和展开公式 再进一步看其他方形面积的组成情况,发现一个边长为(a+b)的正方形由上图中的四块图形组成,面积等式可表示为: (a+b)2=a2+2ab+b2 这就是平方和的展开公式。 3. 三项式的平方和展开公式 同理,我们可以由边长为(a+b+c)的正方形,整理得到三项式的平方和展开公式如下: (a+b+c)2=a2+b2+c2+2ab+2bc+2ac 4. 立方和展开公式 类似的,从上图中边长为(a+b)的立方体,整理体积等式如下: (a+b)3=a3+3a2b+3b2a+b3 这就是两项式的立方和展开公式。不过,更高次的展开已无法再以这样的面积等式来表示了。 5. 勾股定理 但不代表这种“撕东西显然律”就止步于此,在熟悉的勾股定理证明上,同样可以达到清晰、简洁的效果。 如前面表述,边长为(a+b)的正方形面积为: (a+b)2=a2+2ab+b2。 再减去四个三角形的面积,就是中间小正方形的面积,整理得到: a2+b2=c2 以上就是作者转换思维,运用面积的简单计算,推导出了二项式展开式,还简明地证明了勾股定理。类似的做法,其实在许多学科的研究和学习中,都适用。 |
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