Эвристические методы поиска способа решения задач

Задача 1. Решить систему неравенств:

Решение. 1) Для решения системы неравенств с одной переме

нной существует определение решения, которое является свернутым алгоритмом.

2) Алгоритм существует, поэтому в построении модели задачи необходимости нет.

3) Способ решения дан в определении решения системы неравенств с одной переменной: решением системы неравенств с одной переменной является значение неизвестной, при которой верно каждое из неравенств системы.

4) Данное определение развернем в пошаговую программу алгоритма, применяя которую к нашей системе, найдем ее решение:

1 шаг – решаем первое неравенство системы:

⇒ ⇒ ;

2 шаг – решаем второе неравенство системы:

⇒ ⇒ ;

3 шаг – решаем третье неравенство системы:

⇒ ⇒ ;

4 шаг – находим пересечение числовых промежутков

(-11;+∞), (-∞;3), (2;+ ∞), (2;3].

5) Проверку решения и исследование задачи в данном случае не проводим.

6) Ответ задачи: решением системы неравенств является промежуток изменения x равен (2;3].

Следующий пример также иллюстрирует осуществление поиска решения задачи.

Задача 2. Выписать первые пять членов арифметической прогрессии, если а=10, d=4.

1) В задаче указан ее вид: имеем задачу на нахождение членов арифметической прогрессии.

2) Ищем способ решения задачи:

· вспоминаем определение арифметической прогрессии:

числовая последовательность, каждый член которой, начиная со второго, равен предшествующему члену, сложенному с одним и тем же числом (разностью прогрессии), называется арифметической прогрессией.

· на основе этого определения составляем программу решения задачи: нам известно, поэтому находить будем используя определение: и т.д.

3) Проводим решение задачи по найденному способу.

II. ЭВРИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ И ЕГО ПОНЯТИЕ

Фридман Л. М. говорит, что для нестандартной задачи в курсе математики не имеется общих правил и положений, определяющих программу решения такой задачи [2, стр.48]. Однако многие выдающиеся математики и педагоги нашли ряд общих указаний-рекомендаций, которыми следует пользоваться при решении нестандартных задач. Такие указания общепринято называют эвристическими правилами, или эвристиками. В той же книге Фридман замечает, что эвристики в отличие от математических правил носят характер не обязательных рекомендаций, советов, следование которым может привести, а может и не привести, к решению задачи.

О.Б. Епишева несколько иначе трактует понятие эвристики: это “система указаний, пользуясь которыми можно безошибочно выполнить то или иное действие и составляющие, таким образом, ориентировочную основу действий по решению задач”.

В Большой советской энциклопедии под эвристическими методами решения задач понимают специальные методы решения задач, которые обычно противопоставляются формальным методам решения, опирающимся на точные математические модели.

Кроме того, “использование эвристических методов сокращает время решения задачи по сравнению с методом полного ненаправленного перебора возможных альтернатив” [3]. Авторы энциклопедии не утверждают, что эвристический метод решения универсален, а только относят его к “множеству допустимых решений”.

В результате решения огромнейшего числа разнообразнейших задач у большинства учащихся (и даже учителей) складывается неверное представление, что существует необозримое число различных методов и способов решения математических задач, и разобраться в этом многообразии очень сложно. Между тем уже с древнейших времен многие математики занимались поиском общих эвристик – общих эвристических схем, которые помогают в поиске способа решения конкретных задач. Разработкой таких эвристических схем занимался Папп (один из комментаторов Эвклида), великие математики Рене Декарт, Готфрид Лейбниц. Бернард Больцано составил интересное и подробное изложение эвристик. В XX веке этим занимался американский математик Д. Пойа. Кроме того, русские математики Л.М. Фридман и М.Б. Балк разработали эвристические системы для поиска решения математической задачи и успешно их использовали в своей практической работе с учащимися.

III. СИСТЕМА ЭВРИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ Л.М. ФРИДМАНА

3.1 Метод разбиения задачи на подзадачи

Этот метод состоит в том, что сложную нестандартную задачу разбивают на несколько более простых подзадач, по возможности стандартных или ранее решенных, при последовательном решении которых будет решена и исходная сложная задача.

Метод разбиения задачи на подзадачи имеет три разновидности.

1) Разбиение условий задачи на части.

2) Разбиение требования задачи на части.

3) Разбиение области задачи на части.

1)Разбиение условий задачи на части.

Задача 3. Площадь треугольника АВС равна 30 см. На стороне АС взята точка D такая, что AD : DC = 2 : 3. Длина перпендикуляра DE на BC равна 9 см. Найти BC.

Решение. Построим модель данной задачи.

Дано: 1) ∆ABC; S∆ABC = 30 см.

D АС и AD : DC = 2 : 3.

2) DE ^ BC, E 0BC, DE = 9 см.

Найти: ВС.

Внимательно проанализировав условия задачи, нетрудно заметить, что данную нам задачу можно с точностью разделить на две другие, более простые задачи. Переформулировать задачу в две другие возможно так:

1) Найти площадь треугольника BDC, если сторону AC ∆ABC точка D делит в отношении AD : DC = 2 : 3 и S∆ABC = 30 см².

2) Найти сторону BC треугольника BDC, зная его площадь и длину высотыDE.

Решаем первую задачу.

 Скачать реферат