第一篇:數(shù)學(xué)教學(xué)中的猜想論文
談“猜想”在數(shù)學(xué)教學(xué)中的滲透
德江縣合興中學(xué)冉茂文(565212)
摘要:
實施素質(zhì)教育的一個重要方面就是要提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,在數(shù)學(xué)教學(xué)中,數(shù)學(xué)猜想是一個重要的組成部分。猜想驗證是一種重要的數(shù)學(xué)思想方法,在教學(xué)中重視猜想驗證思想方法的滲透,不但有利于學(xué)生迅速發(fā)現(xiàn)事物的規(guī)律,獲得探索知識的線索和方法,而且能增強(qiáng)學(xué)好數(shù)學(xué)的信心,激發(fā)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的主動性和參與性,從而更好地發(fā)展創(chuàng)造性思維,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)與分析解決問題的能力。
關(guān)鍵字:探索數(shù)學(xué)猜想美化思維能力
科學(xué)家牛頓說過:“沒有大膽的猜想,就不可能有偉大的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)?!痹跀?shù)學(xué)教學(xué)過程中,猜想驗證是一種重要的數(shù)學(xué)思想方法,將猜想引放到數(shù)學(xué)之中,將有助于學(xué)生開闊視野,活躍思維、培養(yǎng)創(chuàng)新意識,促進(jìn)能力的整體提高。數(shù)學(xué)猜想是根據(jù)已知數(shù)學(xué)條件的數(shù)學(xué)原理對未知的量及其關(guān)系的似真推斷,它既有邏輯成份,又含有非邏輯的成分。因此它具有一定的科學(xué)性和很大程度的假定性,這樣的假定性命題是否正確,尚需通過驗證和論證,雖然數(shù)學(xué)猜想的結(jié)論不一定正確,但它作為一種創(chuàng)造性的思維活動,猜想是有一定根據(jù)的、科學(xué)的、合理的推測,它不是空想,更不是胡思亂想。猜想是瞬間的躍進(jìn),不僅能培養(yǎng)學(xué)生的想象能力,還能培養(yǎng)學(xué)生的估計判斷能力。在數(shù)學(xué)教學(xué)中正確引導(dǎo)學(xué)生猜想,培養(yǎng)猜想能力,不但有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,而且還有利于培養(yǎng)學(xué)生將來在社會實踐中駕馭生活的能力。因此,在數(shù)學(xué)教學(xué)中,合理正確引發(fā)學(xué)生的猜想是教好數(shù)學(xué)這一門學(xué)科的最佳方式。那么在數(shù)學(xué)教學(xué)中如何引導(dǎo)學(xué)生展開猜想呢?這里我談一下我的認(rèn)識。
一、營造寬松活潑的教學(xué)環(huán)境,激發(fā)學(xué)生的求知欲望。
在教學(xué)過程中,首先要營造一個和諧的氣氛,要以學(xué)生為主,教師為輔,讓學(xué)生在輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境中吸收知識。從引入新課時,教師如能提出一些趣味性、探索性的問題,就會誘發(fā)學(xué)生對本節(jié)新課內(nèi)容的好奇心和求知欲,例如,在教學(xué)中心對稱圖形時,教師向?qū)W生提出一些趣味性的問題:木匠師傅在設(shè)計花窗時是怎樣想的?怎樣才能畫一個標(biāo)準(zhǔn)的正六邊形呢?一組感性學(xué)習(xí)材料的提供和適當(dāng)啟發(fā),學(xué)生的思維有了一定的指向和集中。學(xué)生憑著對學(xué)習(xí)材料的直接反應(yīng),很有預(yù)見性地作出大膽的設(shè)想,這樣,在學(xué)生的大腦中就形成了一個凝問,想急于知道答案,課堂氣氛就活躍了,學(xué)生都也開始思考了,同時為引入新課作一個很好的鋪墊。
二、挖掘問題的源頭,誘發(fā)學(xué)生對問題的猜想。
在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中,如能提出探索性、挑戰(zhàn)性問題,并從這些問題的源頭著手,引發(fā)一個新的結(jié)論,這樣,很容易誘發(fā)學(xué)生的猜想。例如,在教學(xué)“圓面積計算公式”時,首先可以從長方形、正方形、三角形等面積公式導(dǎo)入。問:你們還記得這些平面圖形的面積公式的推導(dǎo)方法嗎?既然圓也是平面圖形,我們能否利用轉(zhuǎn)化方式,化圓為方,將它轉(zhuǎn)化為已學(xué)過的平面圖形來推導(dǎo)面積公式呢?學(xué)
生立即就活躍起來了,會有同學(xué)說把圓割成長方形再來求面積;也有的說,把它拼成三角形來求面積......。最后老師來逐一總結(jié)每一種辦法的可能性,通過驗證讓學(xué)生感受到成功的喜悅。這樣即激發(fā)了學(xué)生的求知欲,又充分提高了學(xué)生的想象能力。
三、充分利用已知條件,為猜想提供捷徑。
學(xué)生的猜想是建立在對問題好奇的基礎(chǔ)上的,在對待一些探索型問題上,教師要做適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和說明,根據(jù)題設(shè)的已知條件(包括有規(guī)律的算式、圖表、圖形等)從簡單情況或特殊情況入手,進(jìn)行歸納、猜想、探索、得出結(jié)論。
例如:在講解(2003年福州)觀察下列各式:1×3=12 +2×1;2×4=22+2×2;3×5=32+2×3;......;請你將猜想到的規(guī)律用自然數(shù)n(n≥1)表示出來。
分析:由于n≥1,從1開始,觀察等式左邊:第一項是1的依次遞增的自然數(shù)和比此自然數(shù)多2的數(shù)的積;右邊依次是從1開始的自然數(shù)的平方從1開始的自然數(shù)的2倍的積,這里向?qū)W生提出怎樣正確運用到自然數(shù)n(n≥1),對于得出的結(jié)論n(n+2)=n2+2n是否正確?怎樣來驗證這個猜想的正確性。通過這樣的引導(dǎo),學(xué)生就會大膽地想象,從而得到正確的結(jié)論。從上例可以看出,學(xué)生獲取知識的過程是一種不斷進(jìn)行數(shù)學(xué)猜想,幾番驗證,從而發(fā)現(xiàn)知識規(guī)律的過程是一種創(chuàng)造性的思維方式。
四、“美化”猜想,解決實際問題。
在對于解決一些實際問題時,往往會遇到不能用常規(guī)的辦法處理時,需要引入學(xué)生去觀察、去探索,這時要指引學(xué)生去大膽的猜想,去將自己猜想的結(jié)論進(jìn)行“美化”,從而降低問題的難度,達(dá)到提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)與分析解決問題的能力。如在分式這節(jié)內(nèi)容中有這樣一道題:已知,112x?2y?xy??3,則的值x?2xy?yxy
為。
分析:從常規(guī)的處理辦法就是首先解出x、y的值,再把x、y的值代入式中計算。但在11??3中有兩個未知數(shù)x、y,無法得出具體的值,這時,可以假想xy
2x?2y?xy的結(jié)果是個常量,將想辦法去掉x、y。問:怎樣才能約掉式中的字母呢?x?2xy?y
能否把字母全部處理掉?已知條件起什么作用?這時學(xué)生就會想到首先要約掉式中的xy ,再利用已知條件就能解決問題了,這樣的猜想大大地降低了問題的難度,同時也讓學(xué)生對這類問題的處理方法有一種新的認(rèn)識。
五、活用猜想,讓猜想在教學(xué)中用到恰當(dāng)好處
數(shù)學(xué)知識的抽象性與青少年的思維性是緊密結(jié)合的,在教學(xué)過程中,要合理誘發(fā)學(xué)生的想象力,不能盲目地提出超越他們思維的問題,這樣既不能達(dá)到解決問題的目的,同時也創(chuàng)傷了他們求知欲的積極性,這會導(dǎo)致猜想質(zhì)量不高,反而功虧一簣,所以要把“猜”與“想”有機(jī)地結(jié)合起來,在提升他們對思維分析能力的同時,把猜想在數(shù)學(xué)教學(xué)中發(fā)揮得淋漓盡致。
在國家《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗稿)》中提出:“數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)是現(xiàn)實的、有意義的、富有挑戰(zhàn)性的, 有利于學(xué)生主動地進(jìn)行觀察、實驗、猜測、驗證、推理與交
流等數(shù)學(xué)活動。動手實踐、自主探索與合作交流是學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要方式”。數(shù)學(xué)教學(xué)只有在學(xué)會猜想的基礎(chǔ)上才能發(fā)揮得更加完美,作為教育的執(zhí)行者,要認(rèn)真分析你所傳授的對象能否在你的引導(dǎo)下,進(jìn)行合理的猜想,是否能通過你的引導(dǎo)來提升他們的思維想象能力。用科學(xué)的理念、大膽的猜想,富有邏輯的思維,把數(shù)學(xué)教學(xué)思想提上新的高度。
第二篇:數(shù)學(xué)猜想論文
論為什么數(shù)學(xué)三大猜想不是中國人提出的?
大名鼎鼎的數(shù)學(xué)界三大猜想,就像數(shù)學(xué)王冠上的璀璨明珠,吸引了無數(shù)大家耗盡一生究其奧秘。我并不是一個數(shù)學(xué)家,也可能是從小被逼著背定理做練習(xí)產(chǎn)生的免疫力,對這些美麗的猜想并無多大興趣,更讓我納悶的是為什么聰明的中國人不能提出這種偉大的猜想??下面是對三大猜想的簡單介紹。
(一)四色猜想
四色猜想的提出來自英國。1852年,畢業(yè)于倫敦大學(xué)的弗南西斯.格思里來到一家科研單位搞地圖著色工作時,發(fā)現(xiàn)了一種有趣的現(xiàn)象:“看來,每幅地圖都可以用四種顏色著色,使得有共同邊界的國家著上不同的顏色?!边@個結(jié)論能不能從數(shù)學(xué)上加以嚴(yán)格證明呢? ”成為困惑無數(shù)數(shù)學(xué)家的一大猜想。
(二)哥德巴赫猜想
世界近代三大數(shù)學(xué)難題之一。哥德巴赫是德國一位中學(xué)教師,也是一位著名的數(shù)學(xué)家,生于1690年,1725年當(dāng)選為俄國彼得堡科學(xué)院院士。1742年,哥德巴赫在教學(xué)中發(fā)現(xiàn),每個不小于6的偶數(shù)都是兩個素數(shù)(只能被和它本身整除的數(shù))之和。如6=3+3,12=5+7等等。公元1742年6月7日哥德巴赫(Goldbach)寫信給當(dāng)時的大數(shù)學(xué)家歐拉(Euler),提出了以下的猜想:
(a)任何一個>=6之偶數(shù),都可以表示成兩個奇質(zhì)數(shù)之和。
(b)任何一個>=9之奇數(shù),都可以表示成三個奇質(zhì)數(shù)之和。
(三)費爾馬大定理及其證明
1637年,30來歲的費爾馬在讀丟番圖的名著《算術(shù)》的法文譯本時,他在書中關(guān)于不定方程 x^2+ y^2 =z^2 的全部正整數(shù)解這頁的空白處用拉丁文寫道:“任何一個數(shù)的立方,不能分成兩個數(shù)的立方之和;任何一個數(shù)的四次方,不能分成兩個數(shù)的四次方之和,一般來說,不可能將一個高于二次的冪分成兩個同次的冪之和。我已發(fā)現(xiàn)了這個斷語的美妙證法,可惜這里的空白地方太小,寫不下?!?費爾馬去世后,人們在整理他的遺物時發(fā)現(xiàn)了這段寫在書眉上的話。1670年,他的兒子發(fā)表了費爾馬的這一部分頁端筆記,大家才知道這一問題。后來,人們就把這一論斷稱為費爾馬大定理。用數(shù)學(xué)語言來表達(dá)就是:形如x^n +y^n =z^n 的方程,當(dāng)n大于2時沒有正整數(shù)解。
從以上介紹中我們不難發(fā)現(xiàn)一些有意思的規(guī)律,他們都是從普通的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)了詭異的現(xiàn)象,而提出了一些創(chuàng)造性的猜想。當(dāng)我們看到這些猜想時,或許會覺得這種猜想太“弱智”了,但我們這么聰明的國人為什么就沒有提出一個稱得上偉大的猜想呢?一個調(diào)查顯示,黃種人的智商這是最高的,白種人次之。我們這么高的智商卻沒有給我們最大的創(chuàng)造力。我認(rèn)為我們的教育負(fù)有不可推卸的責(zé)任。
創(chuàng)造性不是教出來的創(chuàng)造性只能在孩子成長的過程中培育,創(chuàng)造性教不出來,但不適當(dāng)?shù)慕逃阋园褎?chuàng)造性扼殺在萌芽中。
中國傳統(tǒng)的基礎(chǔ)教育從幼兒園起,孩子就被要求聽話,“不聽話”的孩子被斥為調(diào)皮搗蛋。進(jìn)入中小學(xué)盛行的“圈養(yǎng)教育”,學(xué)生們不需要思考,只需按照老師的講解領(lǐng)會,記住標(biāo)準(zhǔn)答案即可,課堂上不能有“奇思怪想”,發(fā)言時也不敢“隨心所欲”。
長大后,中國的青年們進(jìn)入社會后往往會很順從,但每到需要他們決斷時,總是瞻前顧后,害怕承擔(dān)責(zé)任。于是,很難獨當(dāng)一面。我認(rèn)為這是教育的問題。中國的教師們把所有學(xué)生都用一種方法培養(yǎng),一旦發(fā)現(xiàn)某個學(xué)生與眾不同,首先想到的是這個學(xué)生可能出了問題。要“聰明”還是要“智慧”
被稱作“聰明的孩子”,能知道答案,能理解別人的意思,能很快抓住要領(lǐng)、完成作業(yè),樂于吸收知識,長于記憶??被稱為“智慧的孩子”,能提出問題,能概括抽象的東西,能演繹推理、尋找課題,運用知識,善于發(fā)明,長于猜想??
我們的基礎(chǔ)教育是怎樣把孩子們變成了一個個忙于練習(xí)題、記筆記,唯獨不善于提問的“知識桶”。我們的學(xué)校要求孩子帶著崇敬的心態(tài)去理解篇篇“范文”,而美國學(xué)校則要求孩子談自己的種種體驗;我們考的是“老師講什么”,美國考的是“學(xué)生想什么”??
“中國的學(xué)生太多考試,太多死記硬背。整體教育缺乏創(chuàng)造力?!痹谥袊鲞^多年教育工作的奈斯比特夫婦這樣認(rèn)為。哈佛大學(xué)的標(biāo)志是三本書——兩本朝上打開,一本朝下蓋著。這個標(biāo)志告訴師生:書本傳播了知識和真理,同時書本中也有謬誤。因此哈佛的師生都要不唯書、不唯上。哈佛所追求的就是師生的批判性思維。今年暑期,在南京召開的第四屆中外大學(xué)校長論壇上,來自西方的世界一流大學(xué)的校長們發(fā)出了同樣的聲音:中國的學(xué)生最缺乏挑戰(zhàn)權(quán)威的勇氣,不太愿意發(fā)表不同的看法,不太愿意自主地進(jìn)行創(chuàng)造性思維。
批判性思維的根基在獨立思考
錢學(xué)森生前質(zhì)疑中國教育“沒有自己獨特的創(chuàng)新的東西,老是‘冒’不出杰出的人才”,一個重要原因就是嚴(yán)重忽視對學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。所謂探索精神和創(chuàng)造能力,莫不以批判性思維作為“內(nèi)功根基”。他說:“只有具備了批判性思維的人,才可能重新思考乃至推翻別人做過的事,開拓前人未涉的領(lǐng)域?!?/p>
幾個月前有媒體報道,華中師大一附中高三學(xué)生李紅豪,在一次期中考試的作文中措辭激烈地抨擊教育弊端,結(jié)果幾天后被班主任要求進(jìn)行反思,且反思好之前不許上課。在這樣的教育環(huán)境中成長的學(xué)生,還有多少人敢堅持質(zhì)疑?
現(xiàn)在比較流行的就是和老美比,美國的科學(xué)技術(shù)遠(yuǎn)比我們發(fā)達(dá),但在中小學(xué)沒有我們重視所謂科學(xué)之母的數(shù)學(xué),最重要的原因,是他們沒有為數(shù)學(xué)而數(shù)學(xué)。數(shù)學(xué)教育的作用首先在于培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力,其次才是直接運用數(shù)學(xué)公式。人生活在社會上,需要解題的機(jī)會少,需要動腦子的機(jī)會多。我的孩子,當(dāng)初興沖沖地到美國讀小學(xué),就是因為聽說美國作業(yè)少。真讀起來就發(fā)現(xiàn),美國的作業(yè)少,但是題目都是發(fā)散的,需要動腦子;中國的作業(yè)多,可是簡單重復(fù),會了題型,就是個花時間做上五十遍的問題。
我們應(yīng)該更智慧的對待我們的創(chuàng)新教育問題,不要在孩子們接受完教育后,變成一個沒有創(chuàng)造力的機(jī)器。一個沒有創(chuàng)造里的國家是永遠(yuǎn)不會站在世界的巔峰的,當(dāng)然,我們要學(xué)習(xí)西方,但不能一味的崇拜西方教育,他們不是完美的,我們要保持傳統(tǒng),但也不能否認(rèn)我們的不足,我們也不是完美的。我們其實可以做的更好,為什么要維持現(xiàn)狀,維持現(xiàn)狀就是落后,我們現(xiàn)在最大的問題就是明明知道自己的問題所在,卻要諱疾忌醫(yī),不能痛下決心醫(yī)治,還要硬挺著,但終有一天我們可能會倒下,我們應(yīng)該改變,也可以改變,也必須改變。改變先從教育開始,教育要從娃娃抓起。
12級 研究生大隊王棟
學(xué)號:4192012144
第三篇:數(shù)學(xué)教學(xué)中的猜想,培養(yǎng)創(chuàng)新精神論文
《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出:數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)是有利于學(xué)生主動地進(jìn)行觀察、實驗、猜測、推理與交流等數(shù)學(xué)活動。猜想是一種創(chuàng)造性思維的方式。在小學(xué)數(shù)學(xué)中的猜想,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,使之記憶理解能力,分析判斷能力等各種智力因素得到充分發(fā)揮,從而使整個思維活動處于最積極、最活躍的狀態(tài)。因此小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的猜想是發(fā)展學(xué)生個性,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的一種有效的方法,運用猜想賦予日常的教學(xué)之中,正是引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)方法,養(yǎng)成良好習(xí)慣,提高創(chuàng)造力的途徑之一。那么在平時的教學(xué)實踐中,如何引導(dǎo)學(xué)生猜想,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,現(xiàn)就談?wù)勛约旱姆椒ê腕w會。
1引入知識點應(yīng)用猜想,使學(xué)生靈活交換角度思考,從而創(chuàng)造性地找出解題策略
教學(xué)《口算兩位數(shù)加減法》時,板書課題后問學(xué)生:“看到這個課題后,你們想知道什么問題?”學(xué)生爭著說:“想知道用什么口算方法簡單,有幾種方法?”于是在教師的引導(dǎo)下,促使學(xué)生積極尋求解答口算題的簡單方法、途徑。
又如:當(dāng)學(xué)生看到男生人數(shù)是女生人數(shù)的3/4時,可以從不同角度聯(lián)想到:男生人數(shù)是全班人數(shù)的3/7,女生人數(shù)是全班人數(shù)的4/7,女生人數(shù)是男生人數(shù)的4/3,女生人數(shù)比男生人數(shù)多1/3……男生人數(shù)和女生人數(shù)的比是3:4,男生人數(shù)占3份,女生人數(shù)占4份,全班人數(shù)是7份。
在猜想中及時把學(xué)生思路由某一方向引向另一方向,教師不失時機(jī)地克服學(xué)生思維的定式,潛心引導(dǎo),多方啟迪學(xué)生善于思考,變方向,變角度地去聯(lián)想,去創(chuàng)新,誘發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新靈感,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識。
2總結(jié)規(guī)律性,引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷猜想,從猜想走向發(fā)
現(xiàn),引導(dǎo)學(xué)生多角度地探索問題,發(fā)現(xiàn)規(guī)律
如:教學(xué)“分?jǐn)?shù)的基本性質(zhì)”一課,在組織學(xué)生比較“分?jǐn)?shù)與除法的聯(lián)系”及“商不變的性質(zhì)”后,問學(xué)生:“通過剛才的復(fù)習(xí),你有什么想法?”引發(fā)學(xué)生的猜想:分?jǐn)?shù)的分子和分母同時擴(kuò)大或縮小相同的倍數(shù)(0除外),分?jǐn)?shù)值不變,最后引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)出分?jǐn)?shù)的基本性質(zhì)。
從上述例子可以看到,猜想是建立在類比、聯(lián)想的基礎(chǔ)上。根據(jù)兩事物相同方面,有同學(xué)推出與除法中的商很類似,除法中的被除數(shù)與除數(shù)同乘以或除以一個不為零的數(shù),商不變,那么分?jǐn)?shù)的分子與分母同乘以或除以一個不為零的數(shù),分?jǐn)?shù)值是否也不變呢?然后引導(dǎo)學(xué)生舉例,討論其他方面;或者聯(lián)系相似、相關(guān)的事物,從而產(chǎn)生遷移,尋求正確答案。
3借助審題,引導(dǎo)學(xué)生激發(fā)猜想,掌握猜想方法
教學(xué)中要在具體的審題、解題、驗證中,教給學(xué)生猜想方法,讓學(xué)生以已知條件為出發(fā)點,根據(jù)條件,來猜測結(jié)果的大致范圍。如:服裝廠原來做每套衣服用布2.2米,改進(jìn)方法后每套節(jié)約0.2米,原來做600套衣服的布,現(xiàn)在可以做多少套?猜一猜這道題的答案大約是多少套?
根據(jù)所求問題讓學(xué)生思考后回答,教師引導(dǎo)學(xué)生從審題入手,仔細(xì)分析題中的條件,得出現(xiàn)在做的套數(shù)大于600套,因為現(xiàn)在每套比原來節(jié)省0.2米,而布的總米數(shù)不變,節(jié)省下來的布就可以多做一些,所以現(xiàn)在做的套數(shù)一定大于原來的套數(shù)。這樣,讓學(xué)生明白要猜測之強(qiáng),必須認(rèn)真審題,抓住關(guān)鍵句,進(jìn)行初步推理、判斷,引出測出大約的結(jié)果,掌握猜測的方法,有利于不斷提高學(xué)生猜測能力,培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
4課堂小結(jié)中,延伸猜想
一般認(rèn)為,對新知識的探索結(jié)束了,猜想也告一段落。其實,課堂小結(jié)以后仍有猜想的存在,那將是猜想的延伸。如學(xué)習(xí)長方形和正方形面積之后,可以讓學(xué)生猜想自己住的小房間的面積,課桌的面積……這樣的猜想,有利于培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識運用與實際生活的能力。
牛頓說過:“沒有大膽的猜想,就不可能有偉大的發(fā)現(xiàn)。”因此要鼓勵學(xué)生有猜想的膽量,有不怕猜錯的勇氣,不斷開拓思維的空間。通過計算、觀察、猜想、驗證,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,發(fā)展學(xué)生的數(shù)感和直覺思維能力,培養(yǎng)學(xué)生探索數(shù)學(xué)問題,比單純解答一道題有價值的多。
第四篇:數(shù)學(xué)猜想在數(shù)學(xué)教學(xué)中的作用
淺談中學(xué)教學(xué)中的數(shù)學(xué)猜想
摘要:通過史實的種種證明,猜想在整個數(shù)學(xué)教學(xué)過程中都起到非常重要的作用。本文從“數(shù)學(xué)猜想”的定義入手,到它的方法意義,然后到它在中學(xué)教學(xué)的指導(dǎo)作用,最后,深入分析它的四種分類。重在討論如何運用數(shù)學(xué)猜想解決數(shù)學(xué)問題。
關(guān)鍵詞:猜想,創(chuàng)新,中學(xué)教學(xué),推理
一、數(shù)學(xué)猜想的定義及其特征
數(shù)學(xué)猜想是根據(jù)已經(jīng)存在的數(shù)學(xué)知識和數(shù)學(xué)事實,對未知量及其關(guān)系作出的似真判斷,具有科學(xué)假說性。任何數(shù)學(xué)定理或結(jié)論的形成都人模糊到確立,也就是從猜想(假說)到結(jié)論??茖W(xué)家牛頓曾說:“沒有大膽的猜想就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)?!睌?shù)學(xué)教育家波利亞也認(rèn)為一個好的數(shù)學(xué)家,首先必須是一個好的猜想家,并提出:“在數(shù)學(xué)教學(xué)中必須有猜想的地位。”
數(shù)學(xué)猜想既有邏輯的成份又含有非邏輯的成份,因此,它具有科學(xué)性的同時也有很大程度的假定性,我們需要推理和論證才能最好終確立這樣的猜想是否正確,而這樣的推理和論證過程剛是一種創(chuàng)造性的思維活動,是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一種重要手段。
數(shù)學(xué)猜想具有科學(xué)性,假定性和創(chuàng)新性三個基本特征。
(1)、科學(xué)性 數(shù)學(xué)猜想并不是憑空想像,而是以數(shù)學(xué)經(jīng)驗事實為基礎(chǔ),對未知量和相互關(guān)系作出的推測和判斷。因此,數(shù)學(xué)猜想具有一定的科學(xué)性。
(2)、假定性 任何猜想都需要以真實依據(jù)為先導(dǎo),合情推理為手段進(jìn)行論證或推翻,只要這個猜想還沒被證實,那么它就是假定的,似真的。
其實,數(shù)學(xué)猜想就是科學(xué)性和假定性的統(tǒng)一體。
(3)、創(chuàng)新性 創(chuàng)新是數(shù)學(xué)猜想的靈魂,沒有創(chuàng)新就無所謂數(shù)學(xué)猜想。有了猜想就要去推出它,證明你的猜想是個事實,而這個證明或推理的過程就是一個思維碰撞的過程,通過這樣的過程,產(chǎn)生了新的見解,事實或規(guī)律等。所以每個數(shù)學(xué)猜想的論證都有創(chuàng)新性。因此,數(shù)學(xué)猜想對于數(shù)學(xué)理論的發(fā)展和創(chuàng)新具有十分重要的作用。
二、數(shù)學(xué)猜想的方法論意義
數(shù)學(xué)猜想作為一種科學(xué)思維形式和數(shù)學(xué)研究方法,是數(shù)學(xué)發(fā)展的重要途徑,每個數(shù)學(xué)理論、分支的產(chǎn)生與發(fā)展無不烙下數(shù)學(xué)猜想的印跡[1]。而數(shù)學(xué)猜想作為一種研究方法,它本身就是數(shù)學(xué)方法論的研究對象。數(shù)學(xué)猜想的類型、特征、提出方法和解決途徑等,對于一些數(shù)學(xué)理論的證明都具有非凡的意義。
(1)、數(shù)學(xué)猜想對于許多的數(shù)學(xué)理論的形成起到很在的促進(jìn)
作用,導(dǎo)致了今天 的數(shù)學(xué)對整個世界乃至宇宙都有著巨大的貢獻(xiàn)。數(shù)學(xué)猜想是數(shù)學(xué)發(fā)展史中最頻繁躍現(xiàn)的因素之一,是人類理發(fā)思維中的最好不安分卻最具創(chuàng)造性的部分。古今中外,我們不難發(fā)現(xiàn),有無數(shù)的數(shù)學(xué)家被吸進(jìn)數(shù)學(xué)理論研究的大熔爐里,甘愿與數(shù)學(xué)研究共生存共發(fā)展,甚至其他領(lǐng)域的科學(xué)家也被這樣神奇的猜想方法深深地吸引過來。也因此,很多的數(shù)學(xué)定理便應(yīng)運而生。比如,“伯恩賽德猜想”:每一個非交換的單群都是偶數(shù)階的。1963年被湯普森和菲特證明,從此轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)定理。當(dāng)然,并不是每個數(shù)學(xué)猜想都會成為正確的數(shù)學(xué)定理,但在數(shù)學(xué)猜想的討論研究過程中總會有意外的驚喜,同樣豐富了數(shù)學(xué)理論。
(2)、數(shù)學(xué)猜想是創(chuàng)造數(shù)學(xué)思想方法的重要途徑。數(shù)學(xué)猜想的探討過程總有風(fēng)雨和坎坷,但不得不被人們承認(rèn)的一點就是在這個漫長的過程總是能創(chuàng)造出大量有效的數(shù)學(xué)思想方法。比如在研究“無窮小悖論”問題時,創(chuàng)立了“極限思想方法”史厄曼在研究哥德巴赫猜想過程中創(chuàng)造了“密率法”;陳景潤改進(jìn)了古老的“篩法”。這些數(shù)學(xué)思想方法已滲透到數(shù)學(xué)的各個分支并在數(shù)學(xué)研究中發(fā)揮著重要作用。
(3)、數(shù)學(xué)猜想本身就是研究科學(xué)方法論的研究對象。數(shù)學(xué)猜想的類型、特征、提出方法和解決方法等,對總結(jié)一般科學(xué)方法尤其是對創(chuàng)造性思維方法研究具有特殊意義和價值。事實證明,關(guān)于數(shù)學(xué)猜想的條件變更法、逐級猜想法、判定數(shù)學(xué)猜想真?zhèn)蚊}轉(zhuǎn)化與反例否定法等,對后時代研究科學(xué)理論上都有舉足輕重的作用。
數(shù)學(xué)的發(fā)展要靠猜想,我們應(yīng)學(xué)會習(xí)慣去猜想,并利用猜想滲透到數(shù)學(xué)領(lǐng)域里去。猜想-證明-猜想-證明,數(shù)學(xué)就是這樣一個歷程,雖然曲折但 總的還是在不斷地前進(jìn)著。
三、數(shù)學(xué)猜想對中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的指導(dǎo)作用。
中學(xué)教育無論對于老師還是學(xué)生而言都是一項偉大的教與學(xué)的工程,因此教師作為指引者就顯得尤為關(guān)鍵。數(shù)學(xué)教學(xué)的目的是使學(xué)生掌握數(shù)學(xué)知識和數(shù)學(xué)技能,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。[2]
為了讓學(xué)生牢記解題方法和獲得的基本知識,我們必須帶領(lǐng)學(xué)生“再創(chuàng)造”,雖然知識是前人證明和研究出來的,但我們更應(yīng)該讓學(xué)生也像那些科學(xué)家們一樣學(xué)會自己發(fā)現(xiàn),這就需要我們教師去引導(dǎo)和幫助?!霸賱?chuàng)造”實際上就是重視數(shù)學(xué)猜想,一般用已學(xué)過的舊知識進(jìn)行歸納揄和類比推理,然后層層迭進(jìn)經(jīng)過推理-結(jié)論-修正-新結(jié)論-??如此往復(fù)地進(jìn)行完善,最終獲得最后的結(jié)果。
四、數(shù)學(xué)猜想的分類(1)不完全歸納猜想
不完全歸納法(簡稱歸納法),是依據(jù)少量經(jīng)驗事實,作出關(guān)于一般規(guī)律的猜想或假設(shè)的思維形式。它含有豐富的想象和直覺判斷,而想象和直覺判斷屬于思維的范疇,因此歸納法具有發(fā)現(xiàn)新知識和探索趔的創(chuàng)造功能,成為數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)的重要方法之一。在中學(xué)教學(xué)中利用這種猜想,可發(fā)現(xiàn)和解決某些一般性的問題,其思維模式是試驗-歸納-猜想。例如:
化簡:
因為歸納推理與人們認(rèn)識事物的進(jìn)程較為一致,故而易為理解和接受。在許多命題的解題過程中,用歸納法猜出結(jié)果后,就可以確定具體的解題目標(biāo),從而避免漫無目標(biāo)的盲目探索,同時,根據(jù)已知信息,制定出合理的解題方案。
(2)、類比猜想
類比法是根據(jù)兩個或兩類對象某些特點的相同或相似,然后判斷它們的其他特點也相同或相似的思維形式,也稱為類比揄。長期以來類比猜想有了很大的發(fā)展,它們的作用早就被眾多的科學(xué)家認(rèn)識到。天文學(xué)家開普勒說過:“我最珍視類比,它是我最可靠的老師。”數(shù)學(xué)家拉普拉斯也指出:“甚至在數(shù)學(xué)里,發(fā)現(xiàn)真理的工具也是歸納和類比。”
在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,用類比猜想,可由兩命題中條件的相似,去猜想結(jié)論的相似,去猜想推理方法的相似;還可以由兩個概念的相似去猜想解題思路的相似。其思維的般方式是類比-聯(lián)想-猜想。例:
類比法在數(shù)學(xué)問題解決中有啟迪新思路和觸類旁通的作用。著名哲學(xué)家康德所說:“每當(dāng)理智缺乏可靠論證的思路時,類比這種方法往往能指引我們前進(jìn)?!鼻〉胶锰幍剡\用好類比猜想,有時對教學(xué)也有意想不到的幫助。
在數(shù)學(xué)教學(xué)當(dāng)中,許多公式、定理和法則,還有一些例題和習(xí)題等都可以適當(dāng)?shù)剡\用類比法提出猜想,然后引導(dǎo)學(xué)生獲得新知識,這對學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力指導(dǎo)具有重要意義。
(3)、探索性猜想
探索性猜想是指依據(jù)思維里已經(jīng)存在的知識經(jīng)驗,獲得對于需要解決的問題作出逼近結(jié)論的方向性的猜想。此猜想多次重復(fù)試探和論證。通過多次探索和修改,逐步向結(jié)論靠近,最后獲得解題方向。其思維大致模式是:猜想-修正-猜想。
例:
(4)、審美性猜想
審美性猜想是運用數(shù)學(xué)美的思想-簡單性、對稱性、相似性、和諧性、奇異性等,對研究的對象或問題,結(jié)合已有知識與經(jīng)驗所作研究的對象或問題,結(jié)合已有知識與經(jīng)驗所作出的直覺性猜想。比如,復(fù)雜的問題可能存在簡單的解答;對稱的條件能導(dǎo)致對稱的結(jié)論;相似的對象具有相似的性質(zhì)等等。我們中學(xué)教學(xué)中碰到很多問題用其它方法都解決不了,其實只要你細(xì)心觀察,會發(fā)現(xiàn)它們的某些部分的眼光去猜想最后的結(jié)論并加以論證。審美性猜想的思維模式是:觀察-審美-猜想。
例:
五、數(shù)學(xué)猜想在中學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
《全日制義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出,學(xué)生的“推理能力主要表現(xiàn)在:能通過觀察、實驗、歸納、類比等獲得數(shù)學(xué)猜想,并進(jìn)一步尋求證據(jù),給證明或舉出反例?!憋@然,數(shù)學(xué)猜想是思維能力的范疇,是義務(wù)教育的培養(yǎng)目標(biāo)之一。
因此,數(shù)學(xué)教師必須在教學(xué)中重視學(xué)生猜想能力的培養(yǎng)。
以上幾種是中學(xué)數(shù)學(xué)中最常用的猜想,教學(xué)還必須讓學(xué)生明白:第一,這些猜想是不能分開使用的,例如,審美直覺在解題過程中往往起著調(diào)控和決策 作用,正是有了對美的追求才激發(fā)了人們對所研究的問題提出種種猜想,有時是類比,也會是歸納,或者兩者都有。第二,數(shù)學(xué)猜想的結(jié)果不一定是正確的,它的正確性要經(jīng)過邏輯論證。
總之,掌握數(shù)學(xué)猜想的規(guī)律和方法是數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)予以加強(qiáng)的一項重要工作,它不僅可以提高學(xué)生的理解能力,更有助于學(xué)生思維的發(fā)展和創(chuàng)造能力的提高。
第五篇:數(shù)學(xué)猜想
1、地圖的“四色猜想”
世界近代三大數(shù)學(xué)難題之一。四色猜想的提出來自英國。1852年,畢業(yè)于倫敦大學(xué)的弗南西斯.格思里來到一家科研單位搞地圖著色工作時,發(fā)現(xiàn)了一種有趣的現(xiàn)象:“看來,每幅地圖都可以用四種顏色著色,使得有共同邊界的國家著上不同的顏色?!边@個結(jié)論能不能從數(shù)學(xué)上加以嚴(yán)格證明呢?他和在大學(xué)讀書的弟弟格里斯決心試一試。兄弟二人為證明這一問題而使用的稿紙已經(jīng)堆了一大疊,可是研究工作沒有進(jìn)展。
1852年10月23日,他的弟弟就這個問題的證明請教他的老師、著名數(shù)學(xué)家德.摩爾根,摩爾根也沒有能找到解決這個問題的途徑,于是寫信向自己的好友、著名數(shù)學(xué)家哈密爾頓爵士請教。哈密爾頓接到摩爾根的信后,對四色問題進(jìn)行論證。但直到1865年哈密爾頓逝世為止,問題也沒有能夠解決。
1872年,英國當(dāng)時最著名的數(shù)學(xué)家凱利正式向倫敦數(shù)學(xué)學(xué)會提出了這個問題,于是四色猜想成了世界數(shù)學(xué)界關(guān)注的問題。世界上許多一流的數(shù)學(xué)家都紛紛參加了四色猜想的大會戰(zhàn)。1878~1880年兩年間,著名的律師兼數(shù)學(xué)家肯普和泰勒兩人分別提交了證明四色猜想的論文,宣布證明了四色定理,大家都認(rèn)為四色猜想從此也就解決了。
11年后,即1890年,數(shù)學(xué)家赫伍德以自己的精確計算指出肯普的證明是錯誤的。不久,泰勒的證明也被人們否定了。后來,越來越多的數(shù)學(xué)家雖然對此絞盡腦汁,但一無所獲。于是,人們開始認(rèn)識到,這個貌似容易的題目,其實是一個可與費馬猜想相媲美的難題:先輩數(shù)學(xué)大師們的努力,為后世的數(shù)學(xué)家揭示四色猜想之謎鋪平了道路。
進(jìn)入20世紀(jì)以來,科學(xué)家們對四色猜想的證明基本上是按照肯普的想法在進(jìn)行。1913年,伯克霍夫在肯普的基礎(chǔ)上引進(jìn)了一些新技巧,美國數(shù)學(xué)家富蘭克林于1939年證明了22國以下的地圖都可以用四色著色。1950年,有人從22國推進(jìn)到35國。1960年,有人又證明了39國以下的地圖可以只用四種顏色著色;隨后又推進(jìn)到了50國。看來這種推進(jìn)仍然十分緩慢。電子計算機(jī)問世以后,由于演算速度迅速提高,加之人機(jī)對話的出現(xiàn),大大加快了對四色猜想證明的進(jìn)程。1976年,美國數(shù)學(xué)家阿佩爾與哈肯在美國伊利諾斯大學(xué)的兩臺不同的電子計算機(jī)上,用了1200個小時,作了100億判斷,終于完成了四色定理的證明。四色猜想的計算機(jī)證明,轟動了世界。它不僅解決了一個歷時100多年的難題,而且有可能成為數(shù)學(xué)史上一系列新思維的起點。不過也有不少數(shù)學(xué)家并不滿足于計算機(jī)取得的成就,他們還在尋找一種簡捷明快的書面證明方法。
3、敘拉古猜想
大家一起來做這樣一個游戲:每個人可以從任何一個正整數(shù)開始,連續(xù)進(jìn)行如下運算,若是奇數(shù),就把這個數(shù)乘以3再加1;若是偶數(shù),就把這個數(shù)除以2。這樣演算下去,直到第一次得到1才算結(jié)束,首先得到1的獲勝。比如,要是從1開始,就可以得到1→4→2→1;要是從17開始,則可以得到17→52→26→13→40→20→10→5→16→8→4→2→1。自然地,有人可能會問:是不是每一個正整數(shù)按這樣的規(guī)則演算下去都能得到1呢?這個問題就是敘拉古猜想,也叫科拉茲猜想或角谷猜想。
既然是猜想,當(dāng)然至今還沒有得到證明,但也沒有發(fā)現(xiàn)反例。利用計算機(jī),人們已經(jīng)
50驗證了所有小于100*2=***400的正整數(shù)。這是葡萄牙阿弗羅(Aveiro)大
學(xué)的Tomas Oliveira e Silva的工作,用了很巧妙的編程方法。因此大家在做游戲時大可不必?fù)?dān)心會出問題。
4、漢諾塔問題
漢諾(Hanoi)塔問題:古代有一個梵塔,塔內(nèi)有三個座A、B、C,A座上有64個盤子,盤子大小不等,大的在下,小的在上(如圖)。
有一個和尚想把這64個盤子從A座移到B座,但每次只能允許移動一個盤子,并且在移動過程中,3個座上的盤子始終保持大盤在下,小盤在上。在移動過程中可以利用B座,要求打印移動的步驟。
這個問題在盤子比較多的情況下,很難直接寫出移動步驟。我們可以先分析盤子比較少的情況。假定盤子從大向小依次為:盤子1,盤子2,...,盤子64。
如果只有一個盤子,則不需要利用B座,直接將盤子從A移動到C。
如果有2個盤子,可以先將盤子1上的盤子2移動到B;將盤子1移動到c;將盤子2移動到c。這說明了:可以借助B將2個盤子從A移動到C,當(dāng)然,也可以借助C將2個盤子從A移動到B。
如果有3個盤子,那么根據(jù)2個盤子的結(jié)論,可以借助c將盤子1上的兩個盤子從A移動到B;將盤子1從A移動到C,A變成空座;借助A座,將B上的兩個盤子移動到C。這說明:可以借助一個空座,將3個盤子從一個座移動到另一個。
如果有4個盤子,那么首先借助空座C,將盤子1上的三個盤子從A移動到B;將盤子1移動到C,A變成空座;借助空座A,將B座上的三個盤子移動到C。
上述的思路可以一直擴(kuò)展到64個盤子的情況:可以借助空座C將盤子1上的63個盤子從A移動到B;將盤子1移動到C,A變成空座;借助空座A,將B座上的63個盤子移動到C。
一、哥德巴赫猜想
1742年6月7日,德國數(shù)學(xué)家哥德巴赫在寫給著名數(shù)學(xué)家歐拉的一封信中,提出了兩個大膽的猜想:
一、任何不小于6的偶數(shù),都是兩個奇質(zhì)數(shù)之和;
二、任何不小于9的奇數(shù),都是三個奇質(zhì)數(shù)之和。
這就是數(shù)學(xué)史上著名的“哥德巴赫猜想”。顯然,第二個猜想是第一個猜想的推論。因此,只需在兩個猜想中證明一個就足夠了。
同年6月30日,歐拉在給哥德巴赫的回信中,明確表示他深信哥德巴赫的這兩個猜想都是正確的定理,但是歐拉當(dāng)時還無法給出證明。由于歐拉是當(dāng)時歐洲最偉大的數(shù)學(xué)家,他對哥德巴赫猜想的信心,影響到了整個歐洲乃至世界數(shù)學(xué)界。從那以后,許多數(shù)學(xué)家都躍躍欲試,甚至一生都致力于證明哥德巴赫猜想??墒侵钡?9世紀(jì)末,哥德巴赫猜想的證明也沒有任何進(jìn)展。證明哥德巴赫猜想的難度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人們的想象。有的數(shù)學(xué)家把哥德巴赫猜想比喻為“數(shù)學(xué)王冠上的明珠”。
我們從6=3+3、8=3+5、10=5+
5、??、100=3+97=11+89=17+83、??這些具體的例子中,可以看出哥德巴赫猜想都是成立的。有人甚至逐一驗證了3300萬以內(nèi)的所有偶數(shù),竟然沒有一個不符合哥德巴赫猜想的。20世紀(jì),隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)學(xué)家們發(fā)現(xiàn)哥德巴赫猜想對于更大的數(shù)依然成立??墒亲匀粩?shù)是無限的,誰知道會不會在某一個足夠大的偶數(shù)上,突然出現(xiàn)哥德巴赫猜想的反例呢?于是人們逐步改變了探究問題的方式。
1900年,20世紀(jì)最偉大的數(shù)學(xué)家希爾伯特,在國際數(shù)學(xué)會議上把“哥德巴赫猜想”列為23個數(shù)學(xué)難題之一。此后,20世紀(jì)的數(shù)學(xué)家們在世界范圍內(nèi)“聯(lián)手”進(jìn)攻“哥德巴赫猜想”堡壘,終于取得了輝煌的成果。
20世紀(jì)的數(shù)學(xué)家們研究哥德巴赫猜想所采用的主要方法,是篩法、圓法、密率法和三角和法等等高深的數(shù)學(xué)方法。解決這個猜想的思路,就像“縮小包圍圈”一樣,逐步逼近最后的結(jié)果。
1920年,挪威數(shù)學(xué)家布朗證明了定理“9+9”,由此劃定了進(jìn)攻“哥德巴赫猜想”的“大包圍圈”。這個“9+9”是怎么回事呢?所謂“9+9”,翻譯成數(shù)學(xué)語言就是:“任何一個足夠大的偶數(shù),都可以表示成其它兩個數(shù)之和,而這兩個數(shù)中的每個數(shù),都是9個奇質(zhì)數(shù)之積。” 從這個“9+9”開始,全世界的數(shù)學(xué)家集中力量“縮小包圍圈”,當(dāng)然最后的目標(biāo)就是“1+1”了。
1924年,德國數(shù)學(xué)家雷德馬赫證明了定理“7+7”。很快,“6+6”、“5+5”、“4+4”和“3+3”逐一被攻陷。1957年,我國數(shù)學(xué)家王元證明了“2+3”。1962年,中國數(shù)學(xué)家潘承洞證明了“1+5”,同年又和王元合作證明了“1+4”。1965年,蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家證明了“1+3”。
1966年,我國著名數(shù)學(xué)家陳景潤攻克了“1+2”,也就是:“任何一個足夠大的偶數(shù),都可以表示成兩個數(shù)之和,而這兩個數(shù)中的一個就是奇質(zhì)數(shù),另一個則是兩個奇質(zhì)數(shù)的積。”這個定理被世界數(shù)學(xué)界稱為“陳氏定理”。
由于陳景潤的貢獻(xiàn),人類距離哥德巴赫猜想的最后結(jié)果“1+1”僅有一步之遙了。但為了實現(xiàn)這最后的一步,也許還要歷經(jīng)一個漫長的探索過程。有許多數(shù)學(xué)家認(rèn)為,要想證明“1+1”,必須通過創(chuàng)造新的數(shù)學(xué)方法,以往的路很可能都是走不通的。
費爾瑪猜想
法國數(shù)學(xué)家費爾瑪對數(shù)學(xué)的貢獻(xiàn)涉及各個領(lǐng)域。他與笛卡兒一起奠定了解析幾何的基礎(chǔ);他和帕斯卡一起奠定了概率論的基礎(chǔ);他從幾何角度,第一次給出了求函數(shù)極值的法則??但使他名垂千古、載入史冊的還他所提出的費爾瑪猜想,也被稱為“費爾瑪大定理。”
費爾瑪在丟番圖的《算術(shù)學(xué)》的書頁邊上寫道:
任何一個數(shù)的立方不能分解為兩個立方之和,任何一個有選舉權(quán)的四次方不能分解為兩個四次方之和;更一般的,除二次冪外,兩個數(shù)的任何次冪的和都不可能等于第三人矍有同次冪的數(shù)。我已經(jīng)找到了這個斷語的絕妙證明,但是,這書的頁邊太窄,不容我把證明寫出來。
費爾瑪?shù)倪@段筆記,用數(shù)學(xué)語言來表達(dá),就是形如X^n+y^n=z^n的方程,當(dāng)n大于2時,不可能有正整數(shù)解。
遺憾的是,人們找遍了他的文稿和筆記,都搜尋不到這個“絕妙”的證明。
費爾瑪?shù)淖C明是什么樣的?誰也不清楚。他是否真的給出過證明也值得懷疑。不過,他用無窮遞降的方法證明了N=3的情形。
后來,歐拉也沿用此方法證明了n=3,4時,x^n+y^n=z^n無整數(shù)解。
19世紀(jì)有不少數(shù)學(xué)家對這個問題感興進(jìn)取,勒讓德與克雷同時證明了n=5時的費爾瑪大定理;拉梅證明了n=7時的情形,后來德國數(shù)學(xué)家?guī)炷瑺枌推進(jìn)到了100。
20世紀(jì)隨著電子計算機(jī)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,到1978年,已經(jīng)證明了當(dāng)n<12500的素數(shù)以及它們的倍數(shù)時,猜想都成立。
在300多年中,人們希望能找到它的一般證明,但又苦于無法;企圖否定,又舉不出反例。
1850年---1853年,法國科學(xué)院曾兩次以2000法郎的獎金懸賞,但都沒有收到正確答案。
1900年,德國數(shù)學(xué)家希爾伯特認(rèn)為費爾瑪大定理是當(dāng)時最難的23個數(shù)學(xué)問題之一。1908年,德國哥庭根科學(xué)院按照德國數(shù)學(xué)家俄爾夫斯開耳的遺囑,把他的10萬馬克作為費爾瑪大定理的證明獎金,向全世界征求解答,期限為100年,直到公元2007年仍有效??梢?,費爾瑪確引起了不同尋常的反響。就定理本身而言,是一個中學(xué)生都能搞懂的問題。因此,不光是數(shù)學(xué)家、數(shù)學(xué)工作者,還有工程師、職員、政府官員都投身到了“費爾瑪猜想”的證明當(dāng)中,證明的熱潮十分高漲。
第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā),才使證明趨于冷落。
費爾瑪猜想雖然還沒有最終獲得證明,甚至還有人認(rèn)為他是一道死題。但是在證明“費爾瑪猜想”的過程中,數(shù)學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了許多新的概念、定理和。
費爾瑪僅憑少數(shù)事例而產(chǎn)生天才的猜想,推動了數(shù)學(xué)的發(fā)展?!袄硐霐?shù)論”這一嶄新的數(shù)學(xué)分支,正是在這種探索中建立的。
對“費爾瑪猜想”的大規(guī)模探索表明,企圖用初等數(shù)學(xué)證明它,大概是不可能的,就像解決古希臘三大難題一樣,恐怕要依賴新的數(shù)學(xué)方誕生!。
歷史的新轉(zhuǎn)機(jī)發(fā)生在1986年夏,貝克萊·瑞波特證明了:費爾馬大定理包含在“谷山豐—志村五朗猜想 ” 之中。童年就癡迷于此的懷爾斯,聞此立刻潛心于頂樓書房7年,曲折卓絕,匯集了20世紀(jì)數(shù)論所有的突破性成果。終于在1993年6月23日劍橋大學(xué)牛頓研究所的“世紀(jì)演講”最后,宣布證明了費爾馬大定理。立刻震動世界,普天同慶。不幸的是,數(shù)月后逐漸發(fā)現(xiàn)此證明有漏洞,一時更成世界焦點。這個證明體系是千萬個深奧數(shù)
學(xué)推理連接成千個最現(xiàn)代的定理、事實和計算所組成的千百回轉(zhuǎn)的邏輯網(wǎng)絡(luò),任何一環(huán)節(jié)的問題都會導(dǎo)致前功盡棄。懷爾斯絕境搏斗,毫無出路。1994年9月19日,星期一的早晨,懷爾斯在思維的閃電中突然找到了迷失的鑰匙:解答原來就在廢墟中!他熱淚奪眶而出。懷爾斯的歷史性長文“模橢圓曲線和費爾馬大定理”1995年5月發(fā)表在美國《數(shù)學(xué)年刊》第142卷,實際占滿了全卷,共五章,130頁。1997年6月27日,懷爾斯獲得沃爾夫斯克勒10萬馬克懸賞大獎。離截止期10年,圓了歷史的夢。他還獲得沃爾夫獎(1996.3),美國國家科學(xué)家院獎(1996.6),費爾茲特別獎(1998.8)。
孿生素數(shù)猜想
1849年,波林那克提出孿生素數(shù)猜想(the conjecture of twin primes),即猜測存在無窮多對孿生素數(shù)。
孿生素數(shù)即相差2的一對素數(shù)。例如3和5,5和7,11和13,?,10016957和10016959等等都是孿生素數(shù)。
1900年希爾伯特在國際數(shù)學(xué)家大會上說有了素數(shù)公式,哥德巴赫猜想和孿生素數(shù)猜想都可以得到解決。剛剛?cè)ナ赖恼憬髮W(xué)沈康身教授也認(rèn)為有了素數(shù)普遍公式,就可以解決大多數(shù)數(shù)論難題。
孿生素數(shù)是指一對素數(shù),它們之間相差2。例如3和5,5和7,11和13,10016957和10016959等等都是孿生素數(shù)。
孿生素數(shù)猜想,即是否存在無窮多對孿生素數(shù),是數(shù)論中未解決的一個重要問題。哈代-李特爾伍德猜想(Hardy-Littlewood conjecture)是孿生素數(shù)猜想的一個增強(qiáng)形式,猜測孿生素數(shù)的分布與素數(shù)定理中描述的素數(shù)分布規(guī)律相類似。
1966年,中國數(shù)學(xué)家陳景潤在這方面得到最好的結(jié)果:存在無窮多個素數(shù)p,使p+2是不超過兩個素數(shù)之積。
孿生素數(shù)猜想至今仍未解決,但一般人都 認(rèn)為是正確的。