Альфред Позаментье - Стратегии решения математических задач. Различные подходы к типовым задачам

Традиционно эту задачу начинают решать путем сложения всех участников спортивных мероприятий с последующим вычитанием повторов. Такая процедура редко бывает успешной.

Попробуем применить для решения задачи визуальное представление. Для наглядного отображения данных используем диаграмму Венна (рис. 8.8).

Область наложения всех трех кругов представляет двоих мальчиков, которые участвовали во всех трех спортивных мероприятиях. Круги показывают следующее:

Участвовали в заплыве = 14;

Играли в баскетбол и ходили в поход = 8;

Участвовали в заплыве и играли в баскетбол = 3;

Играли в баскетбол = 13;

Участвовали в заплыве и ходили в поход = 5;

Ходили в поход = 16.

При сложении этих частей диаграммы Венна мы получаем 8 + 3 + 2 + 1 + 4 + 6 + 5 = 29. В лагере было 40 мальчиков, из которых 29 участвовали в спортивных мероприятиях, а 11 нет.

Сколько целых чисел, цифры которых расположены в порядке возрастания, находится между 4000 и 5000?

К решению этой задачи можно подойти, сообразив, что первой цифрой должна быть 4, а значит, на втором месте может стоять цифра 5, 6 или 7. Цифры 8 и 9 для этого не подходят, поскольку вслед за ними в возрастающем порядке уже ничего не расположишь. В результате таких рассуждений должно получиться следующее: 4567, 4568, 4569, 4578, 4579, 4589, 4678, 4679, 4689 и 4789.

Чтобы подойти к решению более организованно, воспользуемся схемой, представленной на рис. 8.9, хотя задача по своему характеру не требует никаких рисунков.

Каждый путь, начинающийся от цифры 4, ведет к числу, которое находится в диапазоне между 4000 и 5000. Всего таких путей 10, и они дают следующие числа: 4567, 4568, 4569, 4578, 4579, 4589, 4678, 4679, 4689 и 4789. Таким образом, мы получаем искомые числа с помощью схемы, построения которой условия задачи не требуют.

У моего брата целая коллекция фигурок двуногих обезьян и четвероногих буйволов. Если в коллекции всего 100 фигурок и в сумме 260 ног, то сколько в ней фигурок каждого вида?

Чаще всего составляют два уравнения и решают их. Обозначим число фигурок обезьян как a , а число фигурок буйволов как b . Тогда мы получаем следующие уравнения:

a + b = 100;

2 a + 4 b = 260.

Умножение первого уравнения на 2 дает:

2 a + 2 b = 200;

2 a + 4 b = 260.

Если вычесть первое уравнение из второго, то мы получим:

2 b = 60;

b = 30.

Таким образом, в коллекции 30 буйволов и 70 обезьян.

Воспользуемся визуальным представлением данных (нарисуем схему), чтобы решить задачу. Прежде всего, уменьшим числа в условиях задачи в 10 раз, чтобы ими было легче оперировать (но будем помнить о том, что полученный результат нужно умножить на 10 для восстановления исходного порядка чисел). Итак, теперь у нас всего 26 ног и 10 фигурок. Нарисуем 10 окружностей, которые будут представлять 10 фигурок. Независимо от того, что это за фигурка, обезьяна или буйвол, у нее должно быть не менее двух ног (рис. 8.10).

До нужной величины нам не хватает шести ног — их необходимо добавлять парами (рис. 8.11).

У нас получилось три четвероногих фигурки и семь двуногих. Осталось умножить их на 10. Таким образом, мы получаем 30 фигурок буйволов и 70 фигурок обезьян.

Мы знаем, что организация данных иногда очень облегчает поиск решения. Если нужно выявить, например, закономерность, то аккуратное представление данных в виде списка или таблицы может помочь в этом. Особенно интересны здесь исчерпывающие списки, т. е. списки, в которых систематизированно перечисляются все существующие возможности. В таких списках часто обнаруживается то, что мы ищем. Составление исчерпывающего списка позволяет тщательно проанализировать все возможности.

В качестве примера предположим, что у вас не работает лампа. Попробуем перечислить все возможности. (Конечно, это можно сделать мысленно, но в результате вы все равно получите список.) Проблема может крыться в перегоревшей лампочке, оборванном проводе, неработающей розетке, сработавшем предохранителе или неисправном выключателе. Проверяя возможности одну за другой, мы в конечном итоге дойдем до той, которая является причиной неисправности. Математический пример может выглядеть так: