А.В.Шаповалов => Занятия и кружки
Математическая индукция помогает коротко записать строгое решения,
но не объясняет, как его придумать, и в чем его смысл. Поэтому начинать её изучение с формальной записи всё равно что учить ходить строем ребёнка, ещё не научившегося ходить.
Идея индукции проста: на высоту легче не запрыгивать и не взлетать, а восходить по ступенькам лестницы. Конкретнее: индукция позволяет построение сложной конструкции (например, доказательства) разбить на ряд простых однотипных шагов. Но, если речь не идет о восхождении по услужливо подставленной лестнице, заметить и организовать индукционное построение обычно не просто. Желательно загодя отработать ряд навыков для работы с сериями примеров, включая умение заметить серию, работать с серией, строить серию. К счастью, их можно развить даже у школьников 5-7 классов на доступном им материале с помощью тематических занятий, внешне не связанных с индукцией. Эти 5-10 занятий можно уложить в пару недель, но правильнее растянуть их на год-два, вставляя между другими. Ведь по-настоящему усвоение навыков потребует времени. С другой стороны, эти темы полезны независимо от того, будет ли в конце изучена индукция или нет.
Вот занятия, проведенные в основном с младшеклассниками летней школы МММФ в 2017 и 2018 гг. Для тех, кто захочет изменить сложность занятия, дается ссылка на список занятий по той же теме, но в других школах и кружках и для школьников других уровней.
Конструкции с повторами (5 класс) |
Большие конструкции легче строить из одинаковых деталей. Когда есть выбор, делайте как можно больше деталей одинаковыми. А если детали заданы разными, их удобно объединять в одинаковые блоки. Действия тоже можно группировать в повторяющиеся блоки. Блок вначале и блок в конце могут отличаться от остальных. |
Все листки темы |
Числовые закономерности (6 класс) |
Важно научить школьников воспринимать последовательность как единый объект, который строится по правилу, надо только до этого правила догадаться. |
Все листки темы |
Разминка на малых (7 класс) |
Не решается задача – реши её упрощённый вариант (например, замени число в задаче на меньшее). Возможно, придётся решить для двух или трёх меньших чисел – разминайся, пока не увидишь идею или метод. Правда, если в простой задаче для объяснения хватает слов «смотри» или простого перебора, то в сложной придется изобрести более общий способ доказательства. |
Все листки темы |
Инвариант шаг за шагом (7 класс) |
Чаще процесс ветвится: на каждом шаге есть выбор. Здесь значение инварианта одинаково для начальной точки процесса и для всех точек, до которых можно дойти указанными шагами. А вот до точек с другим значением инварианта дойти нельзя. |
Все листки темы |
Включение в серию (7 класс) |
Включив пример в серию, можем увидеть его свойства на малых примерах из серии. |
Все листки темы |
Полуинвариант движения к цели (7 класс) |
Сложный пример часто строят шаг за шагом по алгоритму, проходя цепочку промежуточных конструкций. Каждая похожа на искомый пример лишь отчасти. Чтобы следить за движением к цели, подсчитываем некоторую величину. Она меняется только в одну сторону (либо все время растет, либо – убывает), то есть это – полуинвариант. Например, растёт число элементов, окрашенных правильно или убывает число пустых мест. Когда полуинвариант достигнет критического значения, пример будет построен. |
Все листки темы "Полуинвариант" |
Пошаговое построение серии (7 класс) |
Следующий пример серии можно строить не с нуля, а дополнив или слегка перестроив предыдущий пример. Найдите любым способом несколько самых маленьких примеров и сравните соседние. Цепочка отличий обычно устроена гораздо проще. Заметив в ней регулярность, ищите систематический способ строить следующий пример из предыдущего. Самое простое – когда можно сделать небольшую добавку, например, добавить всего один элемент. Эту идею: поискать подходящую добавку – надо проверять в первую очередь! |
Все листки темы "Пошаговое конструирование" |
Склеим пазл (7 класс) |
Идея переформулировать задачу или её решение как процесс сборки или разборки пазла помогает чаще, чем кажется на первый взгляд. Через год-другой то же можно будет изложить на более серьёзном языке, но пока несколько важных идей нагляднее усвоить именно на этом. Основное – научиться доказывать, что результат не зависит от способа построения. Собирая пазл, не обязательно приклеивать кусочки по одному, можно склеивать их в группы, а группы соединять друг с другом. Путь к результату может проходить через самые разные цепочки частичных конструкций. Но какую бы цепочку мы ни выбрали, есть величины, которые ведут себя одинаково. И доказывать их неизменность можно, следя за ними шаг за шагом. |
Все листки темы "Клеим пазл" |
Свойства частичных конструкций и «путь на эшафот» (7 класс) |
Мы уже строили сложный пример через цепь частичных конструкций. В отличие от пазлов, выбор цепочки обычно важен. Будем брать в неё только позиции со Свойством (оно выбирается вместе с Алгоритмом построения). Надо, чтобы а) Свойством обладал и нужный пример. 2) Свойством обладала стартовая конструкция. 3) Алгоритм обеспечивал сохранение Свойства на каждом шаге. Наглядно эта идея проявляется в играх, когда есть выигрыш по стратегии «Путь на эшафот». Там игрок выбирает дорожку из позиций, ведущую соперника к проигрышу, и не даёт ему уйти с этой дорожки. Обычно, дорожка определяется каким-то свойством (часто - симметрией), и победитель это свойство каждым ходом восстанавливает. |
Все листки темы "Путь на эшафот" |
Обратная цепочка (7 класс) |
Прежде чем пройти к нужному примеру по промежуточной цепочке, её надо построить. И не обязательно это делать с начала и по порядку. , Бывает, что строить удобнее «задом наперёд», с конца. Так делают, когда есть риск проскочить мимо цели. Скажем, при движении от начала процесс ветвится, и трудно понять, какую из ветвей выбрать на очередном шаге. А при спуске по дереву проблемы выбора нет, мы автоматически придем к корню. |
Все листки темы "Редукция" |