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我在高中数学卷子上,用起了小学的办法
一道数列题,求第2026项。
例题
已知数列 {aₙ} 满足 a₁ = 1,a₂ = 2,且
aₙ₊₂ = aₙ₊₁ − aₙ(n = 1,2,3,…).
求 a₂₀₂₆ 的值。
看到这个数字,很容易开始想:是不是得先求出通项公式?总不能从头算两千多次吧。
我想先算算第三项。
题目里的递推关系,说的就是:每一个新数,都等于前一个数减去再前一个数。于是,a₃ = 2 − 1 = 1,a₄ = 1 − 2 = − 1。
继续往下算,草稿纸上出现了这样一串数:
1,2,1,-1,-2,-1,1,2……
等一下,怎么又回到1、2了?
每个新数都由前面的两个数决定。现在,a₇ = a₁ = 1,a₈ = a₂ = 2,连续两个数和开头一样,后面的计算当然也会原样重来。于是,这六个数会一直循环。由于 2026 = 6 × 337 + 4,第2026项就是这一轮的第四个数:
a₂₀₂₆= a₄ = − 1.
原本还在想怎么求通项,算了几次减法,题目已经做完了。
回头看,最开始的那个念头其实很自然:暂时没想到办法,那就先算几个看看。
小时候遇到一道题,我们往往愿意这么试。拿几个数代进去,把可能的情况写下来,看看能不能发现点什么。那时未必知道这种尝试叫什么,只是觉得,动手算一算,也许就明白了。
到了高中,学过的公式和方法越来越多,有时反而会犹豫:凭直觉先代几个数,真的能帮我理解这道题吗?草稿纸上写了一排计算,却没有一套完整的思路,会不会是在浪费时间?
可刚才那道题,正是算出的几个数,让“求第2026项”变成了“找它在一轮中的位置”。如果一直等着先想出通项公式,再开始动笔,那这道题目就很难被迅速做出来。
有些思路,是尝试计算的过程中慢慢出现的。
我们常讲的数学实验法,就包含这样的过程:把题目的条件放到具体例子里,观察它怎样变化,再顺着观察到的东西往下想。那个“想代进去算算看”的念头,值得被认真对待。
当然,算几项就出现循环,是因为这个例子比较容易。换一道比较难的题目,或者完全陌生的情景类问题,可能你带入具体的值进去离真正做出题还差很远,但你对题目的理解已经往前走了一点,接下来也就有了具体的事情可以想。
这也是数学实验在一些题里格外好用的原因。比如复杂的排列组合题,十几个人的情况看不清,可以先换成三四个人,保留题目的安排规则,亲手列一遍。哪些情况容易重复,哪些限制会互相影响,常常要真的安排过,才看得出来。
遇到陌生的数列规则,可以像刚才一样算出前几项;面对抽象的函数条件,也可以试着找一个满足条件的具体函数,看看它是什么样子。这些尝试给了我们一个能看清、能动手的起点。
放在选择、填空题里,它有时还能很快帮上忙:一个符合题意的例子,就可能推翻某个选项;几次计算,也可能让原本藏着的关系显现出来,省去后面一长串运算。
学新知识的时候,也可以做实验
有时,我们不光是遇到难题可以举例子,在学新知识时,也可以举例子。一个公式能完整背出来,里面的量换一换,会出现什么结果,也可以很好的帮我们理解知识。
这个步骤,可以在学公式的时候就开始积累。先代入几个容易算的数,看看等式两边各在算什么,再试着改变其中的量。符号里的关系,会在具体的计算中变得清楚。有时,你还会遇到一个意外:算着算着,竟然出现了以前学过的结论。
用这个大家都会学到的公式举例:
sin (α + β)= sin α cos β + cos α sin β.
让两个角相等,也就是令 β = α,右边的两项就相同,于是得到 sin 2α = 2 sin α cos α。再让两个角互为余角,左边变成1,右边变成 sin ²α + cos ²α,又是一条熟悉的公式。
这时再看二倍角公式,你会知道,它就是和角公式里两个角相等的情况。而平方和等于1,也能从同一个公式中找到来路。以前分开记住的几条结论,就有了你能亲手推出来的联系。哪天忘了其中一条,也可以试着从还记得的那条出发,把它重新找回来。
构筑自己的知识体系,也可以从这样的尝试开始。 学到一个新公式,除了记住它,还可以留一点时间看看:取哪些简单的值容易理解它?换一种取法,会不会遇到旧知识?把试出来的联系记在旁边,再想清楚为什么能这样变。以后复习时,这些具体的尝试,就能帮你回想起公式之间的关系。
这样积累下来,一个知识点在你脑海里,会连着一些熟悉的例子,也连着其他知识。下一次题目出现类似的条件,你就多了一些可以调用的经验,知道哪些例子值得试,哪些变化可能有用。考场上那个看似突然冒出来的想法,有时就来自平时这些很小的尝试。
在最初动笔的时候,你不必已经知道自己会发现什么。也许先算两项,觉得有点意思,就再算两项;也许换一个数,原来没看懂的条件突然清楚了。带着一点好奇去试,本身就能帮助你理解题目。
第2026项看起来很远。这道题的转机,却出现在愿意先算第三项的时候。
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