计数是小学奥数一个看似容易,但错误率很高的模块。孩子学到了一定的程度后容易达到一个瓶颈,表现就是做题有一点思路,但总是无法考虑全面,发现做错后答案一看就懂,可如果自己的方法和答案的方法不一样的话,往往就不知道自己错在哪里了。如果你家孩子有以上的问题,那么这篇文章应该可以解决大部分的问题。
这篇文章我侧重于学习思路不说具体方法,因为难点不在于方法的学习而是运用。
特点
小奥的计数无论是范围还是难度,都不会比高考简单,所以这个模块我建议还是要深入学习,是少数几个对中学课内有帮助的模块之一。计数可以培养学生的有序思维能力,严谨思维、有条不紊的分析问题和解决问题的能力,这些都是中学生必须具备的能力。
做计数最重要的是什么呢,很多人都会说是“不重不漏”,这其实是一句正确的废话,真知道了就肯定能做对了。除了细心外,计数主要是考察对一个题目的抽象能力。也就是读完题目之后,能够反应出来这个题目和之前哪个模型最类似,整体上要用什么方法。具体做题中如何分类和分步,这其实是一种天赋,不过后天训练也可以获得。
我觉得计数学不好的孩子,一般都是因为懒,这个懒包括两层意思:
一个是行动上的懒,就是做题时候懒得枚举,懒得写过程,老是希望能看出答案。
一个是思维上的懒,就是就题论题,做完题目懒得总结。
难点
不同模块的“难”是不一样的,比如组合的“难”,是没见过几乎做不出来,因为你很难想到那个方法。而计数正好相反,所有的方法都学过(因为就那么几个),但是做题的时候往往不知道该用哪个。计数的“难”,更像是多个基础知识点叠加后的结果,学习时候需要反复消化、吸收和沉淀。具体来说有以下几个方面:
一、从实际问题中抽象出特定的数学模型
无论是什么计数问题,抛开表面,都能寻找一个对应模型,找到模型以后,我们只需要研究这个模型即可。比如说几何计数,题目问的是数这个图里面到底有多少个三角形,可是一般我们都不关心三角形,而是数顶点或者边。让我们计算长方形数量,其实就是数有多少组的对边。
另外很多题目,一字之差方法就完全不一样,如果不注意审题,很可能直接用错了方法。比如下面这几道题目。
§ 将6个相同的球放进3个相同的盒子,不允许有空盒
§ 将6个相同的球放进3个不同的盒子,不允许有空盒
§ 将6个不同的球放进3个相同的盒子,不允许有空盒
§ 将6个不同的球放进3个不同的盒子,不允许有空盒
§ 将6个相同的球放进3个相同的盒子,允许有空盒
§ 将6个相同的球放进3个不同的盒子,允许有空盒
§ 将6个不同的球放进3个相同的盒子,允许有空盒
§ 将6个不同的球放进3个不同的盒子,允许有空盒
(答案分别为:3、10、90、540、7、28、122、729)
二、容易忽略隐藏的限制条件
这是解题时候常见的大坑,解决不好就容易“重”和“漏”,很多计数问题的题干都不长,看似只有1-2个限制条件,可当实际做题的时候,就会发现在解题过程中,这个条件背后居然还有隐藏的条件。
这些隐藏条件,一般都是和大小、顺序、染色先后、间隔、捆绑有关系。而如何在同时满足这些条件的前提下,还能做到不重不漏(也可以用容斥解决)还是挺难的。
三、不同方法计算量相差比较大
一般情况下,老师或者答案只给1-2种方法,而计数几乎每一道题目都有多重方法。自己知道的那种方法可能是常见的方法,但不一定是最优的方法,或许本来就没有最优的方法,但一定有最适合理解的方法。
比如还是小球的题目,四年级导引第22讲《计数综合一》超越篇第1题的第4小问,这个答案是分了3种情况讨论,我见过所有的老师也是这么讲,这种做法只能说是中规中矩,但还是停留在了表面。
四年级导引第22讲《计数综合一》
下面我们来重新研究这道题目,题干里面说了球的数量足够多,并且可以重复,那么就是属于可重复性的组合问题,可以转化为标数法,所以答案就是C(8,3)=56,方法熟练的话连图都不用画,口算即可。
如果我们总结一下,就是从数量足够多的m种不同的元素中(每种至少n个),取出n个可以重复的元素进行组合,那么总数就是C(m+n-1,n)种。
到这里还没有结束,我们还可以换个角度考虑,假设6种小球分别取了a、b、c、d、e、f个,那么a+b+c+d+e+f=3,问题转化为求这6个未知数有多少组自然数解,可以用插板法计算,答案也为C(8,3)。
通过这个例子我们看到,方法越简单,那么分类越细致,在思考上也越少,但是计算量上会增大。有可能一道题目,有人写了半张纸,分类了好几种情况,而有的人写了一个式子就列出来了。
方法越复杂通用型越强,虽然计算量少很多,可要考虑的问题也越多,也越容易出错。一般情况下,除非你对自己非常有信心,我建议在计算量可以接受的前提下,优先简单方法。
四、很难验证是否正确
这是计数的一大特点,也是计数题目正确率的低的主要原因之一。以至于我平时不做没有答案的计数题。
应对
一、打好枚举基础
计数的关键在于枚举能力,这对加乘原理、传球法等的理解极其重要。乘法原理中乘法适用的前提就是,每一种情况都是一样的才可以用乘法。如果情况不一样,那么就得用加法,如果枚举的基础不行,后面没有理由学好。我们都希望把一个问题利用几个排列组合数轻松解决,实际上,大多数有难度的计数题目都是需要分类讨论的。
计数是为了解决一个具体问题,答题者需要设计一个方案来解决这个具体问题。我们在设计方案的时候,一定要确保每一步都是没有问题,枚举就是确保我们方案的严谨性。
比如下面这道4年级导引第11讲《加法原理与乘法原理》超越篇第7题,很多人估计连答案都看不懂。其实这道题的做法没问题,就是作者只写了完整答案的后半部分,前半部分没写出来,如果你枚举的基本功非常好,那么一看答案就知道为什么要这么分类。
4年级导引第11讲《加法原理与乘法原理》
只有把上一道题做明白了,枚举的基本功才算是过关了。
二、错题的打磨
有一种学会是自己以为的学会,有一种正确是答案的正确。每次都是记得正确的做法,而不知道自己错在哪里,是解决不了问题的,特别是对于计数这种就是几个知识点来回用的模块,如果理解有偏差必然会做错,没出错就是题目还不够复杂。
不知道自己哪里错了更可怕。所以计数就是不停地通过错题来打磨自己的知识体系,目标是让自己的知识网络尽量完整没有漏洞。不要满足只用一种方法做对,而是用多种方法。一旦发现了某一种方法的答案是错误的,那么就是学习提高的机会。做计数题最重要的是把哪里做错了搞清楚了,而不是哪里做对了。
三、化归思想
学习排列组合目的之一是培养将复杂问题简单化的能力。遇到难题没有思路的时候,一个常见操作是将问题通过分解和简化解决。就从最基础的1-2个数量开始研究,在这个过程中找规律,在研究了几个情况后,往往就有思路了,这个就是前面说的不能“懒”。如果看不懂答案,那么将数字简化,去除掉计算的影响后,更容易理解答案的思路。
在研究过程中,组合数公式最好掌握,掌握这些公式后,就会发现,很多种做法其实都是一种做法,只是我们选择的方案不一样,本质上都是一回事。
四、通过刷题融会贯通
没有一定数量的题目来来支撑,前面的说法都是空谈,只有做题才是检验水平的唯一标准。每当看到一个题,不要把它往已经有的方法里面去套,而是分析这个题到底考的是什么,那我用哪种方法做出来更合理,数量累计到一定阶段必然会引起质变。
我在前面提到,计数就是那么几个方法来回用,之所以有那么多的题目,不过就是对应的变化而已,所以我几乎没有提到具体方法,因为孩子学习缺的不是具体方法,而是在做题中如何“悟”这些方法。只做题不总结,就是用战术上的勤奋来掩盖战略上的懒惰。
总结
认为学奥数只用于小升初,学完了就扔一边的,我觉得是没有真正体会到数学的精髓,抱有这种思想大概率学不好奥数。生活中有太多问题和数学相关,和计数相关的也非常多,引导孩子学以致用,发现数学的美和意,才是最大的收获。
转自小花生匿名爸
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