這次談的題目與多項式有關,背景知識也不方便說出來,免得洩露了解難的線索,有興趣的話可以先嘗試一下。

問 題:設P(x) = x4 + ax3 + bx2 + cx + d,其中a、b、c和d都是常數。若P(1) = 10,P(2) = 20及P(3) = 30,計算 [P(12) + P(-8)][10] 。

答 案:設Q(x) = P(x) - 10x,於是Q(1) = Q(2) = Q(3) = 0,由因式定理,得知Q(x)有因式(x - 1)(x - 2)(x - 3)。因為Q(x)是四次函數,故此Q(x) = (x - 1)(x - 2)(x - 3)(x - r),其中r為常數,由此得知P(x) = (x - 1)(x - 2)(x - 3)(x - r) + 10x。

之後計算題目要求的[P(12) + P(-8)][10] ,原本看來是有r在其中,但計出來時,剛好消去了,而答案是1984。

題目中解題的關鍵,在於構造了一個輔助函數Q(x),然後使用因式定理,由函數的次數知道了它的形式,又剛巧代入特定數字時,連未知的部分也消去了,於是得出答案。

若是沒用上輔助函數,較平常的想法,就是先將1、2和3代入原本的P(x)之中,然後得出三道等式。這樣仍然有四個未知數a、b、c和d,方程的數目少於未知數的情況下,看來是未可以解出未知數。

也可能會想起,說不定把其中一些算式乘以數倍之後,三道算式相加減之中,會有些巧妙的效果,比如剛好加減出來,可以剛好是答案一部分那樣。只是這些構思,到底都是一些常見的嘗試方向而已,未必時刻可行的。

平常做數學題時,可以累積一些常用的想法,累積多了,做新題目時,想法就多了,能嘗試的時間也就多了。初學奧數時,見到學得久的前輩可以嘗試許久,其中一個原因,就是因為他們累積的想法比較多。

另外還有個原因是數學解難,就是有些好的想法,比如把問題用特殊例子來觀察,或者把問題改得普遍一點,諸如此類。數學解難有一本名著,叫作《怎樣解題?》,作者波利亞在奧數裏講解難訓練是很有名的。書中說了很多關於解難的線索,或者未有方法是可以怎樣嘗試之類的。當然這也不是什麼萬能鑰匙,懂了就可以解決很多困難那樣。

坊間的數學書有時也會講一些解難的方向,有些書是談數學家如何思考的,有些則是數學家參加過奧數比賽後談解難心得,例如菲爾茲獎得主陶哲軒教授,就有一本談數學解難的,英文版印刷比較精美,書名叫《Solving Mathematical Problems》。

解難經驗豐富一點之後才看這些書是最好的,因為過早看的話,就會覺得那些心得比較抽象,甚至覺得那些例題對自己來說還是過難。平常看書來說,自己比較有興趣的書,多數是內容上有自己曾經歷的東西,而經歷中有些疑問,剛好在書裏找到解決疑惑的線索,那才會懂得欣賞那本書,興趣也就來了。

看解難心得的書,需要有挺多思考經驗,否則看起來就會有空泛和艱澀的感覺,看着也只是想睡覺而已。●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