線性代數學習的核心——從雞兔同籠到線性方程組

2020-12-12 海文考研

雞兔同籠問題流傳了一些很有意思的解法,讓我們暫且遠離考研,品味一下小學數學的趣味:雞兔同籠,頭20,腿50,問雞兔各幾?

假設雞兔訓練有素,吹哨則抬腿,那麼一聲哨響,20條腿抬起,又一聲哨響,20條腿抬起,只有2隻腳的可憐的雞們,已經一屁股坐地上、兩腳朝天了,地上還剩餘的10條腿,全是兔子的,故5隻兔子,另有15隻雞。

比起這個萌系的方法,孫子算經就比較殘忍了,屠夫刷刷25刀,把每隻雞和兔子的腿都砍掉了一半,獨腳雞和雙腿兔當然還是20個頭,腿卻只有25個了,獨腳雞一個腦袋一條腿,一樣多,每隻雙腿兔卻是2條腿1個兔頭,腿比頭多1,那麼自然有5隻兔子。

其他方法,不一一列舉了。

筆者曾在網上見過一些段子,往往鼓吹這類巧解、妙解,甚至加上一些「目瞪口呆的老師」「大驚失色的博士」作為陪襯,其實,這些巧妙的流程,都是方程組加減消元罷了,配上一套更容易被小學生理解的流程。

我們可以用二元一次方程組解解看:設雞x只,兔y只,則有,再回頭審視,吹哨抬腳法,無外乎是用第二個方程,減去第一個方程,再減去第一個方程,化簡為,算出5隻兔子;殘忍的砍腳法,其實就是第二個方程除以2,得到,然後第二個方程減去第一個,算出。看到了嗎?各類巧妙解法,其實都是解方程組消元過程的等價描述。

追求精緻而不求普適,其實是與數學思維背道而馳的,數學是高度抽象的,小時候思維能力不足時,也無妨在巧妙解法中體會數學之趣,但也要在普適解法中領略數學之美、之深刻,這才是奧數教育的真諦,沉迷於前者而否認後者,是走了邪路。

回到考研數學,當你需要面對研究生入學考試這個級別的篩選時,核心思維就是沿著剛才的路,再向前邁一步:進一步的抽象化,進一步尋找等價描述。這是線性代數的核心思維。比如,既然方程組加減消元時只有係數改變,省略未知數符號xy可不可以?當然可以。寫成,則就是小學時「殘忍的砍腳法」的化簡流程,也是中學時的加減消元法,如果你已經複習線性代數,就會認出這是對增廣矩陣做初等行變換。線性代數的發端,本就是源自解方程組。

方程組既有代數形式,也有矩陣形式,還有向量形式。我們繼續找等價描述,這個方程組還可以看成,如何用二維列向量線性表示向量,不信我們假設個和就是,列成式子不就是,即,這又是一種等價描述。

不同角度的描述有什麼意義嗎?隨著大家的深入複習,你會發現,有些角度,某些命題是顯而易見的,但換個角度卻晦澀不清,比如,矩陣

及其轉置矩陣的秩相等,並且與的秩,

的秩都相等,如果大家用第二章矩陣的秩的原始定義去思考,毫無頭緒,但如果利用線性方程組的角度,則是非常簡單的;再比如兩個同型矩陣的秩滿足關係式,換到向量角度,就是個一目了然的結論。

線性代數知識結構異常緊密,考研中的線性代數試題,邏輯推導鏈條往往不長,與非常考較思維深度的高等數學不同,它更注重思維角度,找準突破口,這就需要考生全面深刻的理解線性代數的各個概念、性質、定理,尤其是他們之間的關係和等價表述,建立完整、清晰的知識體系。線性代數,一處不通,處處不通,第一輪複習時,對新手異常不友好,但堅持努力,百脈具通那一刻,會發現,原來線代如小溪般清澈見底。

相關焦點

  • 行測「雞兔同籠」不再愁
    在近幾年省考、國考以及事業單位等的考試當中,常常會出現雞兔同籠問題,這部分的考察並不難,但很多同學做的並不好。今天中公教育就帶大家一起來學習一下,以便以後遇到此類問題能夠輕鬆應對。A.80隻 B.70隻 C.60隻 D.50隻通過上邊的例題,我們可以發現,形如x+y=A,mx+ny=B的特殊的二元一次方程組所解決的問題稱為雞兔同籠問題,那麼對於此種問題,有兩種解題方法:①找到題目中存在的等量關係,並列出方程組求解;②假設法;學會這兩種方法並靈活運用,那麼雞兔同籠問題將不再是大家的絆腳石,一起加油!
  • 經典數學應用題「雞兔同籠」問題
    「雞兔同籠」類型的題目是中小學數學應用題中最經典的一個類型。從古代到今天始終吸引著一代代數學愛好者,有著無窮的魅力。 小學高年級到初中,則告訴籠中雞和兔子的總只數以及雞和兔子腿的總條數,讓我們計算雞和兔子各有多少只,側重鍛鍊學生的思維能力。小學高年級主要引導學生利用算術方法進行解答。到了初中,首先利用一元一次方程進行解答,而後又學習利用二元一次方程組進行解答,讓學生掌握代數解法的優勢,進一步培養學生數學思維能力和運用方程的能力。
  • 線性代數拾遺(一):線性方程組、向量方程和矩陣方程
    一直以來,我雖也知道線性代數的重要,但從內心上其實一直是犯怵的(尤其是學習論文、算法中,基本只要看到對方把算法向量化之後就蒙圈了),當年在學校學習過程中很多也是靠著死記硬背過來的,對它的直觀意義一直都沒能有很好的理解。最近,這麼一本書進入了我的視線:《線性代數及其應用》,聽書名感覺平平,但只翻了幾頁就感覺十分過癮,仿佛打通了任督二脈。
  • 雞兔同籠專項複習,歡迎家長閱覽和收藏
    雞兔同籠專項複習,歡迎家長閱覽和收藏而雞兔同籠問題在現實生活中有著廣泛的應用,其解答方法有列表法例題:今有雞兔同籠,共有頭8個,共有腳22隻,問兔子和雞各有幾隻?如果是二三年級做雞兔同籠問題可以用列表法,列表法是一個重要的方法也最容易理解,學會後會為以後的學習打下牢固的基礎。
  • 雞兔同籠的綁腿法
    雞兔同籠的綁腿法這一思路新穎而奇特,其「砍足法」也令古今中外數學家讚嘆不已.除此之外,「雞兔同籠」問題的經典思路「假設法」.假設法順口溜:雞兔同籠很奧妙,用假設法能做到,假設裡面全是雞,算出共有幾隻腳,和腳總數作比較,做差除二兔找到.
  • 2020考研數學線性代數重點內容與常見題型:線性方程組
    在考研數學中,線性代數相對來說是比較簡單的學科,下面就大家整理了線性代數重點內容與常見題型,希望能幫助大家更好的複習!  往年考題中,方程組出現的頻率較高,幾乎每年都有考題,也是線性代數部分考查的重點內容。但也不會簡單到僅考方程組的計算,還需靈活運用。
  • 線性代數ch1_1 二階與三階行列式
    最簡單的線性問題就是解線性方程組. 行列式和矩陣為處理線性問題提供了有力的工具,也推動了線性代數的發展、向量概念的引入, 形成了向量空間的概念,而線性問題都可以用向量空間的觀點加以討論。因此向量空間及其線性變換,以及與此相聯繫的矩陣理論,構成了線性代數的中心內容.
  • 2021山東考研線性代數衝刺各章節考察焦點:線性方程組
    2021山東考研線性代數衝刺各章節考察焦點:線性方程組 2020-12-05 15:22:39| 來源:中公教育 山東中公教育小編為了方便大家更好的備戰2021山東考研數學
  • 工程數學-線性代數(第五版)課後答案及習題解析.主編:同濟大學數學系.
    書名:工程數學-線性代數版本:第五版
  • 雞兔同籠後續計算方法及思維模式
    雞兔同籠上篇文章主要講解了列舉法和假設法,這篇文章主要講解後面的幾種方法.用二元一次方程組解的話,用兩個等量關係式直接類方程組解解:設兔子有x只,雞為y只解方程組可得 兔子12隻,雞23隻。抬腿法解決雞兔同籠5、減半法雞和兔站成一排,35個頭,94隻腳,這時雞都有2條腿,兔子都有4條腿;
  • 2020考研數學知識點:線性代數重點(齊次/非齊次線性方程組)
    2020考研數學知識點:線性代數重點(齊次/非齊次線性方程組) 2019-01-27 09:51:44| 來源:廣東考研信息
  • 雞兔同籠解法總結和沒有雞兔的「雞兔同籠問題」
    松鼠愛學習,專心聊教育!今天把雞兔同籠問題做一個階段性的收尾。 先做一下總結,我們一起學習了解決雞兔同籠問題的常用方法:抬腿法、假設法、分組法、替換法。至於其他的畫圖法、方程法等千姿百態的方法就不一一贅述了,因為所有的方法都是基於「雞兩腳、兔四腳」這一常識得來的。
  • 小學奧數——雞兔同籠問題,假設法只是套路而已
    雞兔同籠問題是小學階段的奧數題,一般教材中給出的方法都是假設法。用四個或者五個算式,直接就可以算出想要的結果,一道並不算簡單的題目,在假設大法的神威下,變得幼稚可笑。為什麼能用假設法,除了雞兔同籠問題,別的問題能假設法嗎?我們教學生,不僅要教會學生」知其然「,更要教會學生」知其所以然「,對於大部分學生來講,假設法,只是」知其然「,對後面的學習幾乎起不到作用,對思維的提升同樣沒有明顯的作用。「今有雉(雞)兔同籠,上有三十五頭,下有九十四足。問雉兔各幾何。」
  • 線性方程組題型總結,線性代數的趣味,源於你不知道這些數學史!
    今天,我們進入線性方程組這一章的學習。由於線性方程組的內容不多,而且也不是很難,我們一次性將所有的線性方程組知識點與常見題型都在這總結到位。當然,為了區別於課堂,小編講一些老師上課一般不會講的-線性方程組的發展歷史,希望添加的這些數學史內容,能幫助讀者們更加深入有趣地了解線性方程組的相關知識。
  • 雞兔同籠問題的智慧
    1、雞兔同籠最近看了些孩子們的奧數,小學二年級的數學題,竟然很多題目全家大人都不會做。比如,小學二年級奧數典型的雞兔同籠問題:小明的鄰居養了一群兔子、一群雞,晚上雞和兔子睡在同一個籠子裡。2、腦洞大開——砍掉兩隻腳「雞兔同籠」的一種典型解法是,「砍掉兩隻腳」。這種解法會讓你腦洞大開。假設:聽到這個消息,兔子們嚇得站了起來,雞嚇得飛到空中。
  • 「雞兔同籠」問題的另類教學
    帶著這些認識,我開始了我的「雞兔同籠」之旅。  在我國,「雞兔同籠」問題作為一類有趣又重要的數學問題的代表,大量出現在各種數學書中。但是進入小學數學教材,近20年裡,還是頭一次。  這個內容到底該怎麼教?與針對學有餘力的孩子開設的數學樂園的教學又有什麼區別?已有的教學中有哪些值得借鑑?
  • 雞兔同籠問題及各種變形雞兔同籠問題
    前幾天yangyang回家說他們今天數學進行測驗了,其中一道題是「雞兔同籠」問題,很多同學都不會做。這兩天我在網上查了些資料梳理了一下,發現「雞兔同籠」其實不是一道題,它是一類題,貫穿了整個小學數學的教學,學會它可以幫助孩子更好的解決這類問題。今天我就和大家分享一下。
  • 2016考研數學複習:線性方程組的形式
    線性代數的學習切入點:線性方程組。換言之,可以把線性代數看作是在研究線性方程組這一對象的過程中建立起來的學科。線性方程組的特點:方程是未知數的一次齊次式,方程組的數目s和未知數的個數n可以相同,也可以不同。
  • 「雞兔同籠」竟可以這樣講
    「雞兔同籠」這個流傳千年的經典問題打開了多少孩子的思維創造力這道「雞兔同籠」題怎樣教學才能發揮它的最大效益呢?題目:今有雞兔同籠,上有三十五頭,下有九十四足,問雞兔各幾何?13.設雞有x只,兔有y只,怎樣列方程組?14.設雞足共有隻,兔足共y只,怎樣列方程組?15.通過以上各種方法的解答,你有什麼發現?
  • 雞兔同籠問題詳解【大全&收藏】
    雞兔同籠問題是我國古代著名趣題之一。通過學習解雞兔同籠問題,可以提高我們的分析問題、解決問題的能力。