Нестандартные задачи.

Наибольшие затруднения у школь­ников, как правило, вызывают реше­ния нестандартных

задач, т.е. задач, алгоритм решения которых им неизве­стен. Задачи этого типа требуют от ученика мобилизации практически всего набора знаний, умения анализировать условие, строить математическую модель решения, находить данные к задаче "между строк" условия. Практически, одной специально подобранной задачей этого типа можно проверить знания ученика по целой теме.

Однако одна и та же задача мо­жет быть стандартной или нестан­дартной в зависимости от того, обучал ли учитель решению аналогичных за­дач учащихся, или нет. Так, задачи на нахождение суммы конечного числа членов арифметической прогрессии для школьников начальных классов - нестандартные, а для старшеклассни­ков - стандартные. Любая задача, взя­тая изолированно, сама по себе явля­ется нестандартной, но если с ней рядом поместить несколько подобных задач, то она становится стандартной. В основе решений многих из них лежат: принцип Дирихле, понятие ин­варианта, запись чисел в различных системах счисления, теория графов, свойства геометрических и магичес­ких фигур, правила построения уникурсальных кривых, признаки дели­мости чисел, законы математической логики и арифметических операций, правила комбинаторики и т.п.

ПРИНЦИП ДИРИХЛЕ. Это чрезвы­чайно простое положение применяет­ся при доказательстве многих важных теорем теории чисел. В самой простой и шутливой форме принцип Дирихле выглядит так: «Если в п клетках сидит не менее т + 1 кроликов, то в какой-то из клеток сидит не менее двух кроли­ков». Более строго он формулируется в виде следующей теоремы.

Теорема

1 (принцип Дирихле). Пусть дано п классов и т предметов. Если т > n, то при отнесении каждого из m предметов к одному из п классов хотя бы в один класс попадет не менее двух предметов.

Доказательство проведем методом от противного. Если бы в каждый класс попадало не более одного предмета, то всего в рассматриваемых классах бы­ло бы не более п предметов, что проти­воречило бы условию (т > п). Теорема доказана.

Пример 1.

В мешке лежат шарики двух разных цветов: черного и белого. Какое наименьшее число шариков нужно вынуть из мешка вслепую так, чтобы среди них оказались два шари­ка одного цвета?

Решение. Достанем из мешка три ша­рика. Если бы среди этих шариков было не более одного шарика каждого из двух цветов, то всего было бы не более двух шаров - это очевидно и противоречит тому, что мы достали три шарика.

С другой стороны, ясно, что двух шариков может и не хватить.

В этой задаче «кроликами» являют­ся шарики, а «клетками» - цвета: белый и черный.

Ответ: 3 шарика.

Пример 2.

Докажите, что в любой компании из 7 человек есть двое, име­ющих одинаковое число знакомых в этой компании.

Доказательство. Вариантов числа знакомых всего 7: от 0 до 6. При этом если у кого-то 6 знакомых, то ни у кого не может быть 0 знакомых. Так что есть двое, имеющие одинаковое число знакомых в этой компании.

Пример 3.

Докажите, что равносто­ронний треугольник нельзя накрыть двумя меньшими равносторонними треугольниками.

Доказательство. Каждый из мень­ших треугольников не может накры­вать более одной вершины большого треугольника, поэтому в силу принци­па Дирихле равносторонний треуголь­ник нельзя накрыть двумя меньшими равносторонними треугольниками.

Теорема 2

(обобщенный принцип Дирихле). Если в n классах находится не менее к * n + 1 предметов, то в ка­ком-то из данных классов есть по крайней мере к + 1 предмет.

Доказательство проведем методом от противного. Если бы в каждом клас­се было не более к + 1 предмета, то во всех классах было бы не более кп предметов, что противоречило бы ус­ловию. Теорема доказана.

Пример 4.

В магазин привезли 25 ящиков с тремя разными сортами яб­лок (в каждом ящике яблоки только одного сорта). Докажите, что среди них есть по крайней мере 9 ящиков с ябло­ками одного и того же сорта.

Решение. 25 ящиков-«кроликов» рас­садим по трем «клеткам»-сортам. Так как 25 = 3-8 + 1, то в силу теоремы 2 для п - 3, к = 8 и получим, что в какой-то «клетке»-сорте не менее 9 ящиков.

Пример

5.

В квадрат со стороной 1 метр бросили 51 точку. Докажите, что какие-то три из них можно на­крыть квадратом со стороной 20 см.

Перейти на страницу: 1 2 3 4 5

Учащимся о самообразовании

Что такое самообразование? «Самообразование — это образование, приобретаемое вне учебных заведений, путем самостоятельной работы». За годы Советской власти это определение значительно расширилось и обогатилось. >>>

Места обучения детей с проблемами в развитии

В своем развитии каждый человек проходит ряд этапов, важнейшим из которых является социализация, отвечающая за становление человека как личности. Современная трактовка личности опирается на ... >>>

Создание ситуации успеха в учебной деятельности школьников

Ученье– свет, дающий человеку уверенность в своих действиях и поступках. Приобрести эту уверенность помогают образовательные учреждения разного типа, одним из которых является школа. >>>