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高中数学的底层逻辑

高中数学的底层逻辑

高中数学 · 学习方法

为什么数学越学越难?
因为它越来越不告诉你下一步

真正变难的,不一定是计算,而是题目和你真正能动手的数学工具之间,开始隔着越来越多没有写出来的路。

初中数学有一种很舒服的感觉。

题目经常已经把路铺得差不多了。

解方程,你移项、合并同类项、系数化为 1。

求一次函数解析式,你设:

y = kx + b

代点,解出 k、b。

求三角形面积,底和高找出来,公式往里代。

那时候很多题虽然也会错,但你大概知道自己接下来应该干什么。

可到了高中,尤其是函数、导数、数列、圆锥曲线往后,感觉开始变了。

公式你认识,知识点也学过,题目里的每个字甚至都看得懂。

可读完以后,草稿纸是空的。

你真正不知道的,不是“这个公式怎么算”,而是“我现在到底该用哪个东西?”

这才是高中数学真正开始变难的地方。

第01章

同一个二次函数,题目可以把“下一步”藏得越来越深

先看一个特别简单的对比。

题目一:

x² - 5x + 6 = 0

求 x。

大多数人不会慌。

因为题目已经非常接近操作层了。

你可以因式分解:

(x - 2)(x - 3) = 0

于是:

x = 2 或 x = 3

整个过程里,题目几乎已经明确告诉你:

我要你解这个方程。

可换一道题。

已知函数:

f(x)=x²-5x+6

问:函数在什么地方与 x 轴相交?

很多人仍然会。

因为只要翻译一步:

与 x 轴相交
↓
纵坐标等于 0
↓
f(x)=0

题目变了,但只藏了一层。

再往前走。

如果题目变成:

f(x)=x²-5x+a
图像与 x 轴有两个不同交点,求 a 的范围

这时候情况开始不同了。

题目没有写“请使用判别式”。

它甚至没有直接说“方程有两个不同实根”。

你得自己把这句话翻译成:

图像与 x 轴有两个不同交点
↓
方程 x²-5x+a=0 有两个不同实根
↓
Δ>0

于是:

25 - 4a > 0

得到:

a < 25/4

再把它藏深一点。

如果题目问:

当 a 取什么值时,函数图像恰好与 x 轴只有一个公共点?

它连“一个实根”都不说了。

你需要自己想到:

一个公共点
↓
相切
↓
方程只有一个实根
↓
Δ=0

于是:

25 - 4a = 0

所以:

a = 25/4

这几道题真正增加的难度,并不是判别式计算有多难,而是题目少告诉了你一步。

第02章

真正拉开差距的,是题目和工具之间的距离

这就是高中数学一个非常重要的变化。

越简单的题,越接近“操作”。

题目直接问你:

求导。

解方程。

求距离。

算概率。

你学过工具,拿出来用就行。

可越往后,题目越不会这么客气。

它不会说:

“请把这个问题转化成函数最值。”

它只会说:

“对任意 x 都成立。”

它不会说:

“请研究图像与水平线的交点个数。”

它只会说:

“方程有三个不同实根。”

它不会说:

“这里请寻找临界状态。”

它只会说:

“恰好成立。”

真正需要你完成的,是中间那一段没有写出来的东西。

所以很多人会产生一个错觉:

“高中数学公式越来越多。”

公式确实变多了。

但真正把人拉开差距的,往往不是公式数量。

而是题目和公式之间的距离越来越远。

初中很多题大概是:

条件 → 公式 → 答案

高中难一点的题更像:

题目语言
↓
数学关系
↓
中间目标
↓
另一个数学关系
↓
工具
↓
答案

你学过的是最后那个工具。

但考试真正问你的,是:

前面这几层你能不能自己找到。

第03章

高手也不是一眼看到答案,他们只是能继续生成下一步

比如题目说:

函数有两个不同零点。

如果你的脑子只停在这七个字上,就很难继续。

可你可以往下翻:

两个零点
↓
f(x)=0 有两个不同解
↓
函数图像与 x 轴有两个不同交点
↓
研究图像走势
↓
单调性
↓
导数

到这里,导数才真正出来。

所以真正的路线不是:

看到函数 → 求导

而是:

零点个数 → 图像交点 → 图像走势 → 单调性 → 导数

这条路,题目从来没有写出来。

它默认你自己能补出来。

这也解释了为什么很多学生会觉得:

“老师讲的时候我怎么都能听懂,一到自己做就没思路?”

因为老师讲题时,他替你完成了最难的部分。

他说:

“这里我们先构造一个函数。”

你觉得合理。

他说:

“因为问的是恒成立,所以转成最值。”

你也觉得合理。

他说:

“这里研究零点个数,所以看函数图像。”

你还是觉得合理。

后面的求导、解方程、分类讨论,你甚至都会。

于是产生一个错觉:

“这题我会。”

可把老师拿掉以后,最关键的一句话也消失了:

“这里为什么要这么做?”

而这句话,恰恰就是考试真正要你自己生成的东西。

真正数学好的人,也不是每次看到题都能瞬间看到完整答案。

高手也会卡,也会试,也会发现方向不对。

区别是,他们很少因为看不到终点,就完全不知道干什么。

他可能只知道第一小步:

“先把三个实根翻译成三个交点。”

然后继续。

走到交点以后,又发现:

“我要知道图像什么时候能被一条水平线切三次。”

再继续。

“那我需要最高点和最低点。”

再继续。

“极值就去看导数。”

整条路不是突然蹦出来的。

是一步一步生成出来的。

第04章

订正一道题,最应该留下的不是答案,而是“找路过程”

所以考试里真正危险的,不是:

“我不知道最终答案。”

而是:

“我连下一步能做什么都不知道。”

这也是为什么数学学习不能永远停留在:

“这道题用了什么方法?”

这个问题太晚了。

答案已经把路线走完了,你回头给它取一个名字当然容易。

真正应该研究的是:

路线到底是从哪一步开始长出来的?

以后订正一道题,可以在答案旁边少抄几行计算。

只写三句话。

第一句

题目哪句话最关键?

第二句

这句话可以翻译成什么数学关系?

第三句

这个关系为什么会让我想到下一步?

比如:

有三个不同实根
↓
三个交点
↓
需要图像有足够的高低变化
↓
找极值
↓
研究导数

一道题最值钱的部分,就留下来了。

你会慢慢发现,所谓数学越来越难,并不是每一步都越来越变态。

很多时候正好相反。

最后真正算起来的东西,还是那些:

方程。

不等式。

导数。

坐标。

向量。

概率。

真正变难的是:

题目越来越少替你做选择。

以前它把工具递到你手上。
后来它只给你目标和条件。

中间那条路,要你自己搭。

所以数学真正拉开差距的地方,也从来不只是:

你会多少。

而是:

当题目不再告诉你下一步的时候,你还能不能自己往前走。

这才是高中数学真正开始变难的地方。

END · 高中数学 / 数学思维

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