用動圖讓你直觀理解數學中的定理
圖在數學中不算新的東西,不論在任何文化中,自從有了數字就有了圖。
比如,表示1這個數字,可以畫一條線表示,表示2這個數字,就畫兩條線。
當人們發現100,1000這樣的數字用畫一百一千根線很麻煩的時候,便發明了進位:用一種特殊的圖,表示100,1000等等,這是圖和代數的聯繫。
圖和幾何的聯繫更多。
無論是中國的《周髀算經》還是外國的《幾何原本》,在講幾何的時候必定會畫圖。
或者說,圖就是一種數學語言,它在數學中的重要性絲毫不低於數字和字母,以至於平面幾何、解析幾何、立體幾何貫穿整個中學數學。
說到中學數學教學,大家會想到中學時代老師在黑板上畫著各種圖形,寫著各種公式。
大家有沒有遇到這種情況,老師說:
「看,這條線長度恆過這一點」
「看,這個比值算出來一定是2」
大家腦子裡卻對這個「恆等於」「頂點」的問題沒有一個直觀的感覺,好像只是算出來的,不是看出來的。
一、二十年前數學教學是這樣可以理解,但2018年的今天,我們的數學基礎教學在很多地方依然是這樣講這樣學,很多學生覺得不好直觀理解的東西依然不好理解。
我就在想,我做什麼能幫助正在初中入門數學的學生直觀的理解這些概念?
答案就是:
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學數學到底是在研究什麼?
在我看來,是研究數字之間的連繫和圖形之中的變換。如果大家能能預先對於這個過程有個直觀的印象,再去證明和記憶就不難了。
現在數學教學中就缺乏一個直接能看到的過程。我來舉個例子:
上圖是傳統的教學方法:這個定理首先有三步作圖過程,做出線段 MP 和 MQ 後,大家對它的長度是不是一定相等的不確定,看到結論說的是相等,雲里霧裡地就著手去證明,忽略了一個更重要的事:
讓學生親眼看到相等。只有親眼看到了無論圖形怎樣變化結論都是成立的,才能把這個知識直觀的理解,而非死記硬背。
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動圖是我提倡的數學學習新工具。它既不像視頻那麼麻煩,又不像定圖那樣只能反映一個時刻的信息。
比如上圖,我們可以直觀地看到,無論這三條弦怎麼變化,測量出的 AB 和 BC 的長度永遠都一樣。這種變化中的不變性,正是數學裡要研究的。
所以,花幾秒鐘看這個動圖,比對著定圖記憶十幾分鐘都有用。
這也正是我所想的,2018年的數學教學應該比一二十年前進步的地方。
當然,證明過程也是不可替代的。
其他學科,比如物理化學,研究方法是:如果做實驗出來結果符合理論,那麼理論就是對的。
而數學的研究方法是:即使舉出一千個一萬個圖形是對的,也不能充分地說明這個定理是對的。想說明一個定理的正確性,要靠嚴謹的證明。
《圖解數學》系列每個定理都會告訴大家如何證明。
比如其中的一期:
這一期系統的介紹了相似三角形的基本概念怎麼直觀的理解,非常適合6-8年級學生入門平面幾何,而且這個知識是 AMC8 重中之重的考點,本人大力推薦有意願參加 AMC 美國數學競賽的同學閱讀,歡迎關注本公眾號,我會用動圖帶大家快速理解數學知識,並講解如何證明。
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