数学高手来回答如何练好对数学证明题技巧的理解,甚至可以审哥德巴赫猜想的推论正面

在中国举世闻名的数学家除了華罗庚和他的学生陈景润,还有另一位院士王元同样是华罗庚的学生,他的身上却更富有传奇色彩

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01乡村学校裏的调皮少年

1930年王元出生在战争时期的浙江,父亲曾是旧中国中央研究院(相当于现在的中国科学院)的办公厅主任可动荡的时局并沒有让这个“官二代”享受到多么正统的教育。在王元8岁的时候举家前往重庆,说是迁移实际上就是逃亡。但对于王元的父亲来说能让小王元就读一个郊区的乡村小学,就算是能够稳定下来了

国仇家恨,那段日子对大人来讲是痛彻心扉的伤是对生活奔波颠沛流离嘚痛。但对孩子来讲一切仿佛没有什么变化。上了小学的王元跟普通的小孩没什么两样喜欢到处玩耍。小河边的鱼、田边的螃蟹终歸是比书本上的字有意思。小王元没事就喜欢跑到户外打鱼摸虾

他还有三样最珍爱的物品:一把拉了多年的小提琴,一盒快用光的马利牌水彩和一套残缺不全的《红楼梦》没事就喜欢拉几首曲子,也喜欢画上几幅水彩画或是埋首读《红楼梦》,甚至到了废寝忘食的地步如此多的爱好和玩耍必然会占据很多学习时间,所以老师布置的物理、化学等家庭作业王元一般都会靠抄别人的作业来完成。如果遇到考试“没有时间”学习的王元自然成绩不高,还会有零蛋的时候成了班级里的“问题差生”。

就是这样的王元没有展现出过人嘚天赋,也看不出他比别的孩子好在哪里非要说他的优点,那应该就是他比别的孩子多了些许的好奇心对一切都充满好奇与想象。

就這样自由自在的日子直到高中毕业。虽然王元也曾在考试之前临阵磨枪的好好学习但是多年的散漫学习,也仅够让他的成绩勉强及格畢业

战争结束后,王元也随着家人重新回到南京年轻的王元为了能有一个好的前程,决心报考大学继续学业可他接连报考了几所大學,都因为成绩太差没有被录取更是与心目中的理想大学国立浙江大学失之交臂。

1948年已经18岁的王元终于考上了一所并不知名的省内私竝大学——英士大学数学系学习。但是幸运的人生仿佛总会有机会出现两年后,英士大学竟然并进浙江大学幸运的王元终于能够进入浙江大学数学系学习了。

“我认为对于一切情况只有“热爱”才是最好的老师。”

到了浙江大学后王元仿佛换了一个人,把自己曾经愛好的音乐、文艺、娱乐等全部“戒掉”一门心思的扎到数学中。

也许是真的发现了数学的趣味和自己的热爱也许也是带了点些许的“天分”,在王元下定决心专攻数学后竟然一下子就成了系里的尖子生。他的专注与对数学的思维方式吸引了浙江大学著名数学家苏步圊和陈建功的注意便把他推荐给中国科学院研究所华罗庚那里深造。

1953年23岁的王元来到华罗庚成立的哥德巴赫猜想讨论班,怀着对数学嘚热情他很快成了班中的积极分子。那个时候很多数学家都想攀爬哥德巴赫猜想的高峰,当时最先进的研究成果就是在1940年苏联数学镓布赫夕太勃证明的“4+4”。初出茅庐的王元也想登上这座全世界数学家都想攀登的高峰在日以继夜的努力下,终于研究出了新方法并茬1956年,年仅26岁的王元终于成功的证明了(3,4)。

而后开挂的王元又先后证明了(3,3)、(2,3)、(1,4),将中国的研究成果推进到了国际领先沝平他研究的成果频繁被国内外相关文献引用,王元的名字响彻世界。

有的时候小孩子玩心重,不愿意学习或者成绩不好,很多镓长就会很着急打骂、补课、教育……家长的花招花样百出,可就是不见成效其实有时候,只是孩子没有找到学习的兴趣而已一但找到兴趣或者目标,孩子将会发挥无限的创造力

就如《银河补课班》一样,鼓励和兴趣引导真的可以转变孩子的学习观念。

不要小瞧身边的每一位“学渣”因为他们努力起来,真不是你能想象出来的优秀大家的身边有没有这样学渣逆袭的例子呢?不妨分享下!

图片/來自网络侵删。

我的回答是这个问题的第23个回答看了之前的22个回答,没有一个回答指出证明存在的问题

显然这个证明是错误的。虽然看似有理有据但是实质的内容缺失,导致证明跳过了关键的步骤

前面的文字跳过,直接到最后的部分我用我自己的语言描述。对于一个偶数M(根据证明过程中的描述M不小于170),囹Pi是满足(Pi-1)?≤M的最大质数则如果存在小于M的质数p满足p和M关于所有不超过Pi的质数的模的余数都不同(即p和M模2余数不同,模3余数不同模5余數不同,……模Pi余数不同),令x=M-p必有x是质数,因为根据p的要求可知x关于所有不超过Pi的质数的模都不为0,因此x不能被任何不超过Pi的质數整除又因为x<M,可知x<Pi?,因此x只能被1和x整除(如果可以被别的质数整除该质数一定大于Pi,但是x除以该质数的商小于Pi只能是1),故x是質数

如果能找到这样的质数p,确实整个逻辑就是顺理成章的但是最关键的一个问题是,给定了偶数M如何找到这样的质数p?如果要求嘚这样的质数p则必须存在一个数x,使得所有不超过Pi的质数都不能整除x只有在这种情况下,令p=M-x才能满足p和M关于所有不超过Pi的质数的模嘚余数都不同。由此可见整个证明过程变成了循环证明,这就成了先有鸡还是先有蛋的问题而对于一个偶数,如何找到满足上述条件嘚质数整个证明过程中没有给出明确的证明。因此这个证明就是不成立的。

最后要说企图通过初等方法证明哥德巴赫猜想是绝对的鈈自量力。陈景润早就说过至少在最近几十年内不可能通过初等方法证明哥德巴赫猜想。如果哥德巴赫猜想可以通过初等方法证明还能轮到现在的人证明?肯定早就有人证明出来了

从本辑开始《数学奥林匹克与數学文化》开始分设竞赛卷与文化卷,这是对文化价值重估的结果所以在卷首要多说几句.?

提起数学,人们都觉得很重要中国的数学鉮童通常是考试考出来的,于是很多人认为数学是应试的工具只有在考试中才有价值,把它狭隘地理解为一种选拔手段竞争科目.不单昰中国,美国也是如此美国国家研究委员会在一篇题为《振兴美国数学》的报告中指出:“在中学和高等学校中,数学起着过滤器而不昰抽水机的作用;学生被挡住了而数学人才却没能选拔出来并得到鼓励.(美国国家研究委员会.振兴美国数学―90年代的计划.叶其孝,刘燕章学诚,蒋定华译,冷生明校.世界图书出版公司,1993年第61).?

的确在以前作为一个社会成员,甚至是社会精英不懂数学并无大碍,或以为数学好最多是将才而文科好才能管人、用人,方为帅才.但时代毕竟变了观念也应该改变.

美国数学专门委员会在1984年的报告中指絀:“在现今这个技术发达的社会里,扫除数学盲的任务已经替代了昔日扫除文盲的任务而成为当今教育的主要目标。”(美国数学的现茬和未来.上海:复旦大学出版社1986)?

我国著名数学家曾任武汉大学校长的齐民友教授认为:数学作为一种文化,在过去和现在都大大地促進了人类的思想解放人类无论是在物质生活上,还是在精神生活上得益于数学实在太多今后数学还会大大地促进人的思想解放,使人荿为更完全、更丰富、更有力量的人.他指出:“历史上已经证明而且将继续证明,一种没有相当发达的数学的文化是注定要衰落的一個不掌握数学作为一种文化的民族也是注定要衰落的.”他进而说:“没有现代的数学就不会有现代的文化.没有现代数学的文化是注定要衰落的.

1988年夏在布达佩斯举行的国际数学教育大会上,美国著名数学教育家L.A.Steen作了“面向新世纪的数学”的报告他强调要“振兴中学后数学敎育”.他说:“对于中学后数学教育,最重要的任务是使数学成为一门对于怀着各种各样不同兴趣的学生都有吸引力的学科要使大学数學对众多不同的前程都是一种必不可少的预备.”同年在天津南开数学研究所召开了“21世纪中国数学展望学术讨论会”,程民德教授作了长篇主题报告他说:“环顾世界,所有的经济大国和科技大国必然也是数学强国.”?

也许有人会说,当前中国可能是世界上最重视数学嘚国度了我们的练习册堆积如山,我们的模拟题汇集似海我们总结的解题技巧多如牛毛,我们的知识点梳理密不容针.但是这并不是数學.?

M?克莱因指出:“数学学科并不是一系列的技巧这些技巧只不过是它微不足道的方面。它们远不能代表数学就如同调配颜色远不能当做绘画一样.技巧是将数学的激情、推理、美和深刻的内涵剥落后的产物.如果我们对数学的本质有一定的了解,就会认识到数学在形成現代生活和思想中起重要作用这一断言并不是天方夜谭.”?

法国近代重要哲学家马勒伯朗士(Nicolas Malebranche)在总结他所认识的真理观时指出:?

“有两种嫃理一种是必然的真理,另一种是偶然的真理.所谓必然的真理就是其本性持久不变的真理,按着上帝的意志捕获的真理――所有其他嘚真理都是偶然的真理:数学、大部分物理学和伦理学都含有必然的真理;历史学、语法学、特殊的权利和习俗以及其他依赖人类意志變化的学问,都只能包含偶然的真理.(马勒伯朗士.论寻找真理.第一卷.巴黎:哲学图书出版社第16-17.)

数学作为人类思维的有效形式与手段,滲透至其他一切领域是有其必然性的.?

斯宾诺莎曾代表了近代启蒙思想家的共同立场从他的著作中我们不难看出,他们所谓的“理性”並不是狭隘的认识论概念而是含有各种各样的“公”之义,它是认识论也是方法论、伦理学、政治学、文学、科学、历史、经济学等.烸个人出让给社会的自然权利构成了某种类似于乌托邦的东西,或者说它是人类想象力的最大成就,由于近代数学成为科学王国的国王这样的乌托邦也被称为“公理”(斯宾诺莎的伦理学就是由许多这样的公理组成的).?

李文林先生曾举了两个例子说明数学对观念与制度形荿的重要影响:法国大革命形成两部基础文献《人权宣言》和《法国宪法》,是资产阶级民主革命思想的结晶.《人权宣言》开明宗义指出:?

“组成国民议会的法国人民的代表们……决定把自然的不可剥夺的和神圣的人权阐明于庄严的宣言之中,以便――公民们今后以简單而无可争辩的原则为根据的那些要求能经常针对着宪法与全体幸福之维护.”?

而后来(1791)公布的《法国宪法》又将《人权宣言》置于篇首莋为整部宪法的出发点.?

无独有偶美国独立战争所产生的《独立宣言》开头也说:?

“我们认为下述真理乃是不言而喻的:人人生而平等,造物主赋予他们若干固有而不可让与的权利其中包括生存权、自由权以及谋求幸福之权.”?

把大家认为“简单而无可争辩的原则”囷“不言而喻的真理”作为出发点,按照数学的语言这就是从公理出发.显然领导法国大革命和美国独立战争的思想家、政治家们都接受叻欧几里得数学思维的影响.另外,有记载说美国南北战争时期的总统林肯相信思维能力像肌肉一样也可以通过严格的锻炼而得到加强……為此他想方设法搞到了一本欧几里得的《几何原本》并下决心亲自证明其中的一些定理1860年他还自豪地报告说他已基本掌握了《几何原本》的前六卷.(李兆华.汉字文化圈数学传统与数学教育.北京:科学出版社,2004184)?

苏黎世数学家斯派泽(Speiser)曾对数学与埃及美术之间做出了值得紸目的评论:?

“如果你真想准确地判断埃及的数学水准,你无需去看他们算术书中的计算或他们测量系统中的初等几何.你只要分析一下那些覆盖在他们庙宇或雕塑上的令人惊异的纹样你就能领略到活在这些民众心中的高度的数学精神.

我们时常抱怨我们的城市建筑风格單一,美术界缺乏国际大师索斯比拍卖行艺术品价格不高,甚至音乐水准不高等.要大力发展美育教育其实这些可能都是一些表象,深層的原因中肯定有数学的成分在内.?

我们习惯于孤立地看待数学、文学与艺术有时加以贬损,有时以科学主义的名义将其无限抬高其實它们是相通的.?

孙小礼教授指出:“过去,在我国学术界常常强调数学与艺术的区别,以为在数学中运用的是逻辑思维而在艺术中則运用形象思维.事实上,形象思维对于数学同样是非常重要的而且是必不可少的,而逻辑思维规律对于艺术也是必要的是必须遵守的.數学和艺术确实有许多相通之处和共同之处,例如数学和艺术特别是音乐中的五线谱,绘画中的线条结构等都是用抽象的符号语音来表达内容.有人说,数学是理性的音乐音乐是感性的数学.

美国当代数学家哈尔莫斯(P.R.Halmos)说:“数学是创造性的艺术,因为数学家创造了美好嘚新概念;数学是创造性的艺术因为数学家像艺术家一样的生活,一样的工作一样的思索;数学是创造性的艺术,因为数学家这样对待它.”?

数学家与文学家、艺术家在思维方法上有共同之处都需要抽象,也都需要想象、幻想例如数论中有一个重要方法叫筛法.为什麼起这样一个名字,这其中要有一点想象力因为最初从自然数中寻找素数是将全部自然数都写到纸草上(注意不是草纸,这是一种由尼罗河岸边生长的一种植物制成的早期的纸)然后逐次将合数烧去,由于最初纸草被紧固在木框上再烧一些小洞,很像筛子故而起名为筛法,后期是将蜡平涂在木板上再将1及合数用香点一个小黑点,也很像筛子所以延用至今.至于幻想马克思和列宁早已注意到了.马克思在討论微分学,特别是切线问题时曾写道:“所有的妙处只是通过两个三角形相似性才显示出来并且辅助三角形的两个边是由dxdy构成的,洇此它们比点还小所以在这种情况下要敢于把弦等同于弧,或者反过来把弧等同于弦.此外在第一种方法中,也只把两条直角边相互比較并且也可对斜边的性质赋予幻想.”列宁则说:“有人以为,只有诗人才需要幻想这是没有理由的,这是愚蠢的偏见!甚至在数学上吔是需要幻想的甚至没有它就不可能发明微积分.”?

数学理论虽以逻辑的严密性为特征,但是新概念的提出新理论的创立则需要借助於直觉、想象和幻想.数学史上的众多成就都证实了这种规律性.著名数学家庞加莱说:“没有直觉,数学家便会像这样一个作家:他只是按語法写诗但是却毫无思想.”?

庞加莱还说过这样一段名言:“科学家研究自然,是因为他爱自然他之所以爱自然,是因自然是美好的.洳果自然不美就不值得理解;如果自然不值得理解,生活就毫无意义.当然这里所说的美,不是那种激动感官的美也不是质地美和表現美;不是我低估那种美,完全不是但那种美与科学不相干.我说的是各部分之间有和谐秩序的深刻的美,是人的纯洁心智所能掌握的美.(北京大学学报.哲学社会科学版.1993年第1)?

美学当然是现代人多少应该感兴趣的学科而数学之美又是其中较高层次之美,它虽然不具有表媔的功利性但对人深层的影响还是很大的,它的作用有些像宗教的说教.有人说多做善事会福虽未至但祸已远离总做坏事则会祸虽未至泹福已远离;同样可说:学了数学雅虽未至但俗已远离,不学数学则俗虽未至但雅已远离.1998年美国《数学情报》(Mathematical Intelligencer) 曾刊出数学上24个著名的萣理让读者给每一个定理打分,评出最美的定理统计结果,第一名为18世纪瑞士大数学家欧拉(I.

这个公式让数学上最重要的五个常数10、π、ei团聚了?

海德格尔说人应该诗意地栖居,我们说人特别是现代人应同时过两种生活那就是物质生活和精神生活,物质生活层面講求舒适精神生活则讲求理性、秩序与美感,对实现这一目的学习数学有益

“为什么我需要学这个?”这是中学数学教师最害怕学生問的问题.传统的回答是:“因为在你工作的时候需要掌握这种技能”但这种回答其实是不诚实的,因为即使班上有些学生将来会成为工程师他们也并不是提这种问题的学生.更诚实的回答似乎应该是:“因为你需要这种知识去参加大学入学考试。”但是明显带有嘲笑挖苦嘚意味.托马斯?杰斐逊有一句关于数学的名言――“思考的能力就像身体的组织可以通过练习不断地加强和改进.(帕特里夏?克莱因?科恩(patricia America).纽约:劳特里奇出版社,1999132)和我们关于为什么学习数学有着如此重要性的观念更为接近,但是我们承认这种观点很难激励那些對数学缺乏兴趣的十几岁的青少年.([美]德里克?尼德曼,戴维?博伊姆.数学密码.庄莉译.上海:上海世纪出版集团,20063)?

对于一个惢智健全的少年他有着成为各类天才的可能,而人才成长的规律告诉我们成才的第一步是立志他首先要有这种志向,而为发达而数学显嘫是得不偿失的.所以靠外在吸引是行不通的俗话说攻心为上.为了吸引更多的潜在数学天才学习数学.必须要晓之以数学真之理,动之以数學美之情.上海交通大学科学史系纪志刚教授在《让我们播种数学》一文中指出:“一个把数学仅仅看成是工具的教师他只会给出大量的公式和呆板的例题;一个把数学仅仅看成是逻辑体系的教师,他只会依循一种有条不紊却异常枯燥乏味的定义―公理―定理的方式去讲授;一个把数学看成仅仅是智力游戏的教师他会偏爱刁钻的难题而忽视基本功夫;一个认为数学除了包含以上各方面之外还有更丰富内涵嘚教师,他的教学才会别具一格”?

本卷的目的之一就是通过文化的传播,使更多的数学教师别具一格?

庞加莱说:“数学有三个目嘚.它必定提供了一种研究自然的工具,但这并非一切:它具有哲学的目的我敢坚持,它还有美学的目的.它必定能帮助哲学家揣摩数、空間、时间的概念.尤其是数学行家能由此获得类似于绘画和音乐所给予的乐趣.他们赞美数和形的微妙和谐;当新发现向他们打开了意想不箌的视野时,他们惊叹不已;他们感到美的特征尽管感官没有参与,他们难道不乐在其中吗只有少数有特权的人才能充分享受其中的樂趣,这是真的对所有最杰出的艺术家来说,情况难道不也是这样吗?

“这就是为什么我毫不犹豫地说,为数学而数学是值得的为鈈能应用于物理学以及其他科学而研究数学是值得的.即使物理学的目的和美学的目的不统一,我们也不应该牺牲两者中的任何一个.?

“可昰另外还有:这两个目的是不可分割的得到其一的最好办法是对准另一个或者至少从来也不丧失对于它的洞察,这就是我在陈述纯粹科學及其应用之间的关系的本性时正准备试用证明的东西.(庞加莱.科学的价值)?

过去国人之间最大的不敬就是一句:“真没文化.”在今天峩们的老师的老师读过了《范氏大代数》,我们的老师读过了那汤松的《实变函数》我们自己可能早已读过了韦伊的《代数几何基础》,而我们的子女也开始参加各种奥林匹克数学竞赛但小心这一切并不能保证我们就有文化!我们不能没文化.????


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