小学数学故事:披着代数外套的小考验
第一段:找出规律
小学四年级的小明是个数学小能手,他喜欢用脑筋想数学问题。这天,他在作业本上遇到一道题目:
2, 4, 6, 8, 10, ...
小明认为这是一个等差数列,可以用递推公式计算下一个数是多少,但是他又想到,这么简单的题目老师不会这么出。于是,小明开始深入思考,试图找出这一串数字的规律。
第二段:代数符号的奥秘
小明小学的代数知识其实还很浅显,只学过加减乘除和简单的多项式展开。但在找规律的过程中,他又惊奇地发现,这个数字序列可以用代数符号表示:
2n,其中 n 属于自然数集合
小明马上意识到这个公式的妙处:每个数字都是 2 的倍数,并且每次增长的数量都是 2。而这个代数符号 n 则是任意自然数,可以代表任意一个数字。
第三段:用符号推算
小明对这个公式兴致勃勃地展开了计算。
他写下了这个公式和一些自然数 对代 n 从 1 到 5 分别做了一些计算。如下所示:
2n
n=1 → 2
n=2 → 4
n=3 → 6
n=4 → 8
n=5 → 10
惊奇的是,这些数字和题目给出的数字序列吻合!这是怎么回事呢?
小明用画图解释了这个奥秘,他画了一个图,将序列上第二个和第三个数字位置互换:
2, 6, 4, 8, 10, ...
然后他用同样的公式计算,得到:
2n
n=1 → 2
n=2 → 6
n=3 → 4
n=4 → 8
n=5 → 10
原序列和改变了顺序的序列的计算结果是一样的!
小明见识到了代数的神奇之处,他惊叹于纯数字所隐匿的规律,感悟到了数学之美。
小明在这个小小的数学问题上,找到了规律、学到了代数符号,也加深了对数学的理解。他更加爱上了数学,爱上了这个富有魅力的学科。