一句话
很多题目不告诉你答案是什么。那就自己动手:
算几个小的 → 看出规律 → 写成猜想 → 证明它。
猜,给你方向;证,才让它成为答案。只猜不证会翻车,只证不猜又无从下手——两步缺一不可。
先猜后证
1+3+5+7+9+11+13 等于多少?先别硬加,看看上面的表,猜一个。
先选定答案,才能看到结论。
✓ 猜对了!✗ 和你想的不一样——这正是值得停一下的地方。
这是前 7 个奇数的和,等于 72=49。为什么奇数加起来总是平方数?下面一步一步看。
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先算小的 1;1+3=4;1+3+5=9。亲手算,不要跳。
1, 4, 9
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看出规律,写成猜想
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为什么:看图
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写成证明
第 1 站 · 从表格猜出一次函数(卷三)
用火柴棒摆一排相连的小正方形。摆 n 个要几根?
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数小的 1 个正方形 4 根,2 个 7 根,3 个 10 根。
4, 7, 10
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看差
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定出 b,写下猜想
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证明
第 2 站 · 猜一个根,再除一除(卷一)
三次多项式没有现成的十字相乘。但可以先猜一个根。
先猜后证
f(x)=x3−4x2+x+6。下面哪个数是它的根?
先选定答案,才能看到结论。
✓ 猜对了!✗ 和你想的不一样——这正是值得停一下的地方。
f(1)=1−4+1+6=4,f(4)=64−64+4+6=10,都不是。f(−1)=−1−4−1+6=0,猜中了。
例:分解 x³ − 4x² + x + 6
第 1 / 4 步 -
先圈定候选 如果整数 r 是根,那么 r(r2−4r+1)=−6,所以 r 一定整除 6。候选只有 ±1,±2,±3,±6。
r∣6
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一个一个试
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除一除,把猜想坐实
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剩下的是老朋友
换一个多项式:先看常数项猜有理根,再看工作台算出的“有理根”和你猜的一样不一样。
第 3 站 · 乘方表里的规律(卷六)
这一站的猜想,第一次猜会猜错——修正之后,才是一个著名的定理。
例:n 的 (m − 1) 次方除以 m 余几
第 1 / 5 步 -
模 5:看 n⁴ 那一列 除了第 0 行,n4 那一列全是 1。
14, 24, 34, 44≡1(mod5)
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模 7:看 n⁶ 那一列
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模 6:猜想翻车
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为什么素数就行:换成乘法表
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把一整行乘起来
第 4 站 · 取石子(卷七)
游戏题最适合先猜后证:小的局面可以亲手玩出来。
例:每次取 1~3 颗,取到最后一颗的人赢
第 1 / 4 步 -
最小的几堆 1、2、3 颗:先手一把取完,赢。4 颗:不管先手取几颗,剩下的 1~3 颗都被对手一把取完,输。
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接着玩
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写下猜想
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证明:两句话
猜了,一定要证
先猜后证
圆周上取 n 个点,两两连弦(任何三条弦不在圆内交于同一点)。n=1,2,3,4,5 时,圆被分成 1,2,4,8,16 块。那么 n=6 时是几块?
先选定答案,才能看到结论。
✓ 猜对了!✗ 大多数人都猜 32——所以这道题才出名。
是 31 块。每条弦、每个圆内交点都会多切出一块:块数 =1+ 弦数 + 交点数。6 个点有 15 条弦、15 个交点,所以是 1+15+15=31。
在框里写下 2^(n-1) 检验一下,再对着图数一数第 6 项。
再来一个更狠的:下面这个式子一连几十项都是素数。
先翻几项,再选一个猜想。
练一练
凸四边形有 2 条对角线,凸五边形有 5 条,凸六边形有 9 条。先猜出凸 n 边形对角线条数的公式并说明理由,再回答:凸十二边形有多少条对角线?
提示 · 方向从一个顶点出发,能连几条对角线?哪几个顶点连不了?
提示 · 方法每个顶点不能连自己和两个邻居,所以能连 n−3 条。n 个顶点一共 n(n−3) 条——但每条被数了几次?
提示 · 第一步每条对角线有两个端点,被数了两次,所以公式是 2n(n−3)。用 n=4,5,6 检验:2,5,9。
记 Sn=1×21+2×31+⋯+n(n+1)1。先算 S1,S2,S3,猜出 Sn 的公式并证明,再写出 S99。(答案写成分数,如 3/4。)
提示 · 方向S1=21,S2=21+61= ? S3= ? 把它们都化成最简分数。
提示 · 方法S1=21, S2=32, S3=43。猜 Sn=n+1n。证明要用到“拆项”。
提示 · 第一步k(k+1)1=k1−k+11。把每一项都这样拆开,中间的项会怎样?
完整解答Sn=(1−21)+(21−31)+⋯+(n1−n+11)=1−n+11=n+1n,所以 S99=10099。
一堆石子有 2024 颗,两人轮流取,每次可以取 1、2、3 或 4 颗,取到最后一颗的人赢。先手想必胜,第一步应该取几颗?
提示 · 方向先玩小的:1 到 10 颗,哪些是先手必败?
提示 · 方法必败的是 5、10……猜:5 的倍数必败。证明的两句话和第 4 站一模一样,只是把 4 换成 5。
提示 · 第一步先手要把“5 的倍数”丢给对手。2024 除以 5 余几?
完整解答2024=5×404+4。先手取 4 颗,剩 2020 颗;以后对手取 k 颗,自己就取 5−k 颗,始终把 5 的倍数留给对手。