化归思想方法

化归思想方法

马明

一位日本的数学教育家曾经提出：无论科技工作者，教育工作者，或是社会的其他人才，最重要的是要有数学的精神与思想方法，而数学知识则是第二位的。这与我国古代教育家提出的“授之以鱼，不如授之以渔”的思想实质上是一致的。

在具体的数学思想方法中，“化归思想”又是世界数学家们都十分重视的数学思想方法，因为，在解决问题的过程中，数学家往往不是直接对问题展开攻击，而是对问题进行变形、转化，直至把它化归为某个已经解决的问题，或容易解决的问题。匈牙利著名数学家P·罗莎曾用以下比喻十分生动地说明了化归思想的实质。她写道：“假设在你面前有煤气灶、水龙头、水壶和火柴，现在的任务是要烧水，你应当怎样去做？”正确的回答是：“在水壶中放上水，点燃煤气，再把水壶放到煤气灶上。”接着，罗莎又提出第二个问题：“假设所有的条件都不变，只是水壶中已有了足够的水，这时你应该怎样去做？”对此，人们往往回答说：“点燃煤气，再把壶放到煤气灶上。”但罗莎却认为这并不是最好的回答，因为，“只有物理学家才会这样做，而数学家则会倒去壶中的水，并且声称我已经把后一问题化归成先前的问题了，而先前的问题

我已回答。”

“把水倒掉”——这是多么简洁的回答呀！比喻有点夸张，但它的确表明了数学家思考与解决问题的一个特点，与其他应用科学家相比，他们更善于使用化归思想。

下面还是让我们用一些例题来说明。

例1 鸡兔同笼，笼中有头50，有足140，问鸡、兔各有几只？

分析化归的实质是不断变更问题，这里可以先对已知成分进行变形。每只鸡有2只脚，每只兔有4只脚，这是问题中不言而喻的已知成分。现在对问题中的已知成分进行变形：“一声令下”，要求每只鸡悬起一只脚，又要求每只兔悬起两只前脚。那么，笼中仍有头50，而脚只剩下70只了，并且，这时鸡的头数与足数相等，而兔的足数与兔的头数不等——有一头兔，就多出一只脚，现在有头50，有足70，这就说明有兔20头，有鸡30头。

以上是从变更题设条件来寻找化归方法的。下例则是从变更任务来实现化归目的。

例2 有18瓶牛奶分放在4×6=24个方格内，每格只能放一瓶，在数牛奶瓶时要求横数的瓶数为偶数，竖数的瓶数也为偶数，这件事能办到吗？

图1

[注] 这个问题是1984年国际数学教育与计算机教育会议上，一位英国朋友在小组讨论时提出的。当时有两个不相容的答案：“这件事能办到”与“这件事不能办到”。

分析不妨试放一下

可能屡试不成——瓶太多了，很难照顾全面。因此，能否用化归思想变更题目的任务：在4×6=24个方格内打上24－18=6个不放牛奶瓶的符号。余下工作请读者自己完成，这时你的结论一定是：这件事不仅一定能办到，而且放置奶瓶的方法有多种，请你至少给出3种。