這次談一談在學習奧數時,怎樣學會閱讀數學書。

問題:若f(x)定義在x為非負整數的範圍內,且f(a + b) = f(a) + f(b) - 2f(ab),而f(1) = 1。求f(1986)。

答案:設b =1,則f(a + 1) = f(a) + f(1) - 2f(a·1) = -f(a) + 1,故此f(2) = -f(1) + 1 = 0,f(3) = -f(2) + 1 = 1。留意到x是正整數時,函數值f(x)都是順着1,0,1,0,…的發展,其中x為雙數時,函數值為0,故此f(1986) = 0。

在解答的過程中,嘗試找一道遞推公式,知道f(a)與f(a + 1)之間的關係,然後從首幾個函數值當中發現規律,看到a為單雙數時的分別,就找到答案。

平常來說,就算沒什麼頭緒,也可以先找頭幾個函數值看看,比如取a = b = 1,就會有f(2)的出現。再代入a = 2和b = 1,也就有f(3)。用一些具體的數字來找確實數值,再考慮一下普遍的規律,或者有沒有遞推的公式,這些都是比較容易入手的思路。題解裏一開始就有遞推公式的考慮,其實是想問題想通之後,為了說明方便的鋪排,並不是一開始就見到的。

後期省去多餘解題步驟

求解或做證明時,有時會有探索和鋪排證明的階段。探索時把想起的寫下來,這邊試試,那邊試試。好像今次的題目,開始時先試試f(0)是什麼,因為x是非負整數,最小是0。那樣把a和b設為0,就會找到f(0) = 0。找到後才發現,其實x = 0的時候是什麼,對討論結果沒影響,所以在鋪排解題時,就會省去這些多餘的步驟。

看奧數書中例題的題解,或者證明的過程,有時不解的地方並不是邏輯跟不上,而是不知道為什麼下一步是這樣。看着就是無緣無故說了另一些事情,然後推了幾步,才回到原本討論的事情上。

事實上,讀一些較深入的數學書,總會遇上一些定理,尋常直觀的思路是解不了的,解出來的人也不知背後做了多久,繞過多少彎。這也造成後來簡化鋪排之後,證明繞的彎都挺詭異的,好像東說一點,西說一點,繞彎繞了許久,才回到先前討論的事情上。

數理縱橫交錯需時理解

這也是讀數學難讀的地方,有時遇着什麼命題或定理,感到有趣,想了解一下背後的證明,但追尋下去時,講東講西也未講到自己想了解的事,有時定理前又有引理,再之前又一大堆定義,奇特的符號越來越多,興趣就被消磨掉了。數學讀起來,數理就是縱橫交錯的,真要讀得通透,就是要花很多精神時間,沒有看戲看動畫那麼輕鬆。

想了解一些數學的結果,先有心理準備要花點時間,那樣就不會期望很快看得明白。否則看書時,可能會分不清究竟是自己基礎弱,還是內容太難了,迷惘就多了。

到了看書的經驗多了,見到不明白的東西,就知道背後的事理可以很複雜,未必是一時三刻就看得懂,那樣嘗試理解時心就會定一點,不至於打擊自信。

◆ 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