发明家的悖论

雄心勃勃的计划可能会有更多的成功机会
G.波利亚,如何解决
普林斯顿大学出版社,1973年

波利亚继续说道:……只要它不是基于单纯的自命不凡,而是基于对眼前事物以外的事物的某种看法。

数学发现很少是一个单步过程。通常情况下,回答一个更一般的问题比找到一个特定问题的答案更容易。稍后,在本页上,我们将看到我将不时更新的示例集合。我会感激你的邮寄我再举几个例子。

然而,通常情况下,先解决一个特定的问题可能意味着,事后来看,一个更普遍的问题的形成和解决方案。我会把这种情况称为

发明家的天堂

这两种情况都突出了数学研究或任何类型的问题解决的研究部分:

  • 在解决问题之前,环顾四周寻找其他公式,挖掘记忆中类似的已知事实
  • 问题解决后,让这个经历成为一个启发。尽可能多地隐藏信息。如果在这个过程中,你遇到了一个你不能马上解决的问题,那就去做吧——你不会后悔的。

我称之为后一种情况

发明家的范式

总是寻找新的问题;特别是在成功解决了一个问题之后,你可能会得到比你开始预期的多得多的结果。

指一个语句是另一个语句的明确概括,而实际上这两个语句是等价的。

  1. 中间值定理-位置原理(Bolzano定理)
  2. 罗尔定理-中值定理
  3. 存在平行于弦的切线-存在平行于x轴的切线。
  4. (1+x)的二项式定理n个和(x+y)n个
  5. 麦克劳林和泰勒系列。
  6. 最大公因子的两个性质
  7. 毕达哥拉斯定理与余弦规则
  8. 毕达哥拉斯定理及其应用特殊情况等腰直角三角形
  9. 毕达哥拉斯定理与拉里Hoehn推广
  10. 将2个和N个方块组合成一个方块
  11. 内切角和(更普遍的)割线角的测量
  12. 不相交事件和任意事件对的并集概率
  13. 正交对角线和任意四边形中的蝴蝶定理
  14. 椭圆和椭圆中的帕斯卡定理圆圈
  15. 三角形和任何凸多边形都可以嵌入面积为其两倍的矩形中
  16. 布拉马古塔定理和Heron定理

那里是箱子吗其中一个更笼统的陈述强调了原始问题在其他方面不明显的特征,并通过这样做得出了在这两种情况下都有效的解决方案。

成对的陈述,其中一个是另一个的明确概括,而更笼统的陈述也不难证明。

  1. Bottema定理和麦克沃特推广
  2. 蝴蝶定理
  3. 圆锥铅笔中的蝴蝶
  4. 卡诺定理和华莱士定理.
  5. 共环圆心:动态视图.
  6. 共环圆心:续集.
  7. 通过八面体外部的一个点找到一个平面,使该平面将八面体的体积平分-同样的说法,但用具有对称中心的实体替换八面体
  8. Stern-Brocot树的一个优良特征
  9. 四大建设问题
  10. 卢卡斯定理和它的变体
  11. 矩阵组
  12. 拿破仑定理和一个关于相似三角形的定理
  13. 四根钉子组成一个正方形
  14. 论地域差异
  15. 一个三角公式及其结果
  16. 勾股定理和平行四边形定律
  17. 勾股定理-一般勾股定理
  18. 非对称螺旋桨及其若干推广
  19. 将几个明显不相关的问题结合在一起的施工问题
  20. 三个近似Fermat方程的双参数解
  21. 以成对根轴为中心的三个圆
  22. 平方根与三角不等式
  23. Miguel Ochoa饰演的van Schooten是一个被诽谤的Viviani
  24. 标量产品优化
  25. cevian trangle重心概括Marian Dinca标准.

一对语句,其中更一般的语句直接由更具体的语句暗示。

  1. 二维等周定理——一个具有固定线段的类似定理
  2. 构造一条与两个圆相切的直线-找到一个点与圆的切线
  3. N个数字的算术平均值决不小于其几何平均值。N任意且N=2n个
  4. 方程式xx个x个=3并不比x难= 3
  5. 区域1的每个凸多边形都包含在区域2的矩形中,因为这对于三角形来说是正确的
  6. x个1x个2+x2x个+ ... + x个n-1个x个n个≤1/4,对于x1+x个2+ ... + x个n个=1,前提是n=2为真。
  7. 日本定理的越南扩展。两条平行线的性质

允许有意义的概括的问题。

  1. 在平面中,给定3n个点。有可能在这些点上画出n个顶点为n的三角形,这样就不会有两个点是相同的了吗?
  2. 三角形中与公共点相交的线。塞瓦定理。
  3. 5109094x171709440000=21!,求x。
    • 一个数字由81个一组成。证明它是81的倍数。
    • 证明数字1010101…0101,81个一和80个交替的零是81的倍数。
  4. 给定一个1x1正方形。有没有可能把不相交的圆放入其中,使它们的半径之和为1996?
  5. 可被9和11整除的标准。
  6. 游戏十五图的困惑
  7. Weierstrass乘积不等式
  8. 费马小定理和欧拉定理

允许多个泛化的问题。

  1. 勾股定理
  2. 拿破仑定理
  3. 费马点及其推广
  4. 扩展域中的一个问题
  5. 蝴蝶定理
  6. 一个需要推广的方程组

因此,我们看到泛化是非常有用的,而且往往是令人愉快的。它是发现新事实的绝佳工具。然而,如果不加检查,泛化可能会导致错误的结果。我会称这种情况为

发明人的偏执狂

以下是一些试图概括的例子,它们会使人误入歧途。(最终会有一些。)

  1. 素数公式。
  2. 划分圆。

我允许自己偏离Pólya的格言:更雄心勃勃的计划可能有更多的成功机会。“雄心勃勃”未必意味着“更普遍”。以下是几个“更强大、更强”的陈述更容易证明的例子:

  1. 不平等1/2·3/4·5/6· ... ·99/100 < 1/10.
  2. 不等式1/2·3/4·5/6·的下限·(2n-1)/2n。
  3. 不平等(1 + 1-3)(1 + 2-3)(1 + 2-3)...(1+n-3) < 3.
  4. 不平等1 + 2-2+ 3-2+ 4-2+ ... + n个-2< 2.
  5. 不平等1/(n+1)+…+1/2n<25/36。

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