這次分享一道關於正方形分割的題目,當中涉及構造圖形,也有點小趣味。

問 題:設自然數n ≥ 6,求證:任一個正方形都可分成n個正方形。

答 案:先嘗試構造n = 6的情況,比如是圖一,就可以把正方形分成6分。至於n = 7或8的時候,也不難作出來,如圖二和圖三。

留意到若果把圖中一個小正方形,一分為四,則可以多出了3個正方形,因此當n為6、7和8的圖作出之後,其餘只需要把圖中的小正方形依次一分為四就可以了。比如要有9個小正方形,就把n = 6圖裏的小正方形一個變四個。因此對於,任意正方形都可分為n個正方形。

這次解題的想法,是在構造各情景的過程中,留意到分成更多小正方形的情況,是可以由較少正方形的情況得出。從而由數字最小,最簡單的三個情況開始構造,就可以完成解答了。

構造圖形來答題的題目,在奧數裏一般是比較難的,因為要由無到有構造一個圖,開始時還會懷疑是否可行,沒信心的話可能很快放棄。課內的數學較少有構造圖形的問題,一些教科書裏有些增潤部分的開放題,久不久也會有些較靈活的題目,但一般也未到要構造許多圖形出來。

分享題目裏的情景算是挺普遍的,就是一個正方形切開幾分那樣,當中又引入了遞推的想法,使得問題比起純粹構造又綜合了多一點概念。

在奧數裏見識過這些構造型的題目是好的,有時學生只面對課內的數學,可能會覺得數學就是要計算、要列式之類的,沒有算式、依靠想像力的數學,好像沒怎樣見識過。遇上了這些題目,就會發現,「原來數學也可以是這樣的」。

奧數裏的題目,並不只是難度上增加了,而是發問的方式也有分別。比如課內有證明題,奧數裏會有些要求判斷一個命題是否正確的問題,而當中的推論也要有相當深度,才可以確定得到結論。或者有時是給予一些特殊例子,要求學生歸納出普遍的規律,然後加以證明。

比起去了解一個已知的問題,在判斷命題對錯之中,多了幾分不確定,也在歸納規律之中,由解決問題,變成了發現數學。於是學習和思想的角度,跟之前就有了分別,明白原來自己也可以在數學現象中,發現一些原本未知的結果。

學生對於數學的看法,往往被教科書的題目和身邊的圈子局限着,有時即使學生本身對數學有興趣,但教科書裏的題目,由於是面對大眾的,變化比較有限,若是較難的、推導過程較多的、想法比較新穎的、距離課程較遠的,很難提及,因此學生對數學的見識就有限制了。

在學習奧數的過程中,即使沒有去參與競賽,在見識上也會增長了不少,對數學的理解也多了許多新角度,明白數學比起計算多了很多內容,這是頗大的得着。 ■張志基

簡介:奧校於1995年成立,為香港首間提供奧數培訓之註冊慈善機構(編號:91/4924),每年均舉辦「香港小學數學奧林匹克比賽」,旨在發掘在數學方面有潛質的學生。學員有機會選拔成為香港代表隊,獲免費培訓並參加海內外重要大賽。詳情可瀏覽:www.hkmos.org。

■香港數學奧林匹克學校