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看完标题,许多家长可能会有100个不服:我家娃二年级就能快速地进行两位数乘两位数的乘法运算,还是心算,怎么就没完成加法到乘法的转变了呢?

 

莫生气,实际上,整个小学数学的大部分内容都在帮助孩子完成两个重要的思维转变:(1)加法到乘法的转变;(2)减法到除法的转变。

 

听起来容易,但实则很难。虽然四五年级的小朋友已经会快速地算两位数乘三位数(说实话,我一直对现行数学教育要孩子们反复地练习、提高计算能力持保留意见),但据我接触下来,许多小朋友其实并没有真正会运用乘法和除法。

 

不信?不妨看一下这道出现在四年级孩子的学校试卷中的附加题:求下图中以ABCDEFG中任意两个点为端点的所有线段的长度之和。

 

      

      

    学过简单计数的小朋友,就开始分类了:

    长为1(指的是AB, BC这种)的线段有:AB, BC, CD, DE, EF, FG,其长度之和为11

    长为2的线段有:AC, BD, CE, DF, EG,其长度之和为18

    长为3的线段有:AD, BE, CF, DG,其长度之和为21

    长为4的线段有:AE, BF, CG,其长度之和为21

    长为5的线段有:AF, BG,其长度之和为18

    长为6的线段有:AG,其长度之和为11

    因此,总长度为11+18+21+21+18+11=100

 

    或者,可以按照另外的规则来分类,譬如以A为左端点的线段,以B为左端点的线段,等等…

 

    这么做也无可厚非。但是,如果端点的数量暴增到100个呢?那还能保证枚举正确吗?不能。那就要思考一下有没有捷径了。很多时候,捷径和发明都来自于懒人思维。偷懒并不是不干,而是希望花最小的代价漂亮地干完。

 

    实际上,上面的做法还停留在加法的解题思路。要切换到乘法思维并非那么直截了当。我们如果把AB, BC, CD, DE, EF, FG这些当成原子线段,那么任意一条线段都可以分解为这些原子线段之和,譬如CF=CD+DE+EF。因此,我们可以转换一种考虑方式,即每个原子线段在最后的长度总和里出现了多少次?

 

    这样的做法,其实在现实生活中也并非鲜见。比如有100个人,每个人身上有若干张1元、2元、5元和10元的钞票,现在要求所有人的钞票之和。一种做法是让每个人先算出自己身上的钱数总和,然后把所有人的钱数相加。另一种则是统计出1元、2元、5元和10元各有多少张,然后再乘以各自的面值后求和。这种从不同的维度来看待同一问题的做法非常值得推崇,对日后的工作生活都是大有脾益的。

 

    不妨简单观察一下, AB这条原子线段出现在了AB, AC, AD, AE, AF, AG这6条以A为左端点的所有线段中。

    

    再观察BC,有哪些线段包含BC呢? BC, BD, BE, BF, BG, CA。稍不留神,会认为也是六条。从而得出了最后的和就是所有原子线段长度之和11×6=66的结论。但是,这里就错了,包含原子线段BC的线段并不一定要以B或C为端点,比如AD, AG都包含BC。简单思考一下,就会发现包含BC这条原子线段的所有线段的共同点在于左端点位于B或B的左侧(A或B两种可能),右端点位于C或C的右侧(C,D,E,F,G五种可能),因此一共有2×5=10种可能。

    依此类推,包含CD和DE的线段各有3×4条,包含EF的有2×5条,包含FG的有6条。因此,所有的线段之和为6×1+2×5×2+3×4×1+4×3×2+5×2×2+6×3=100。

 

    可别小看这一简单的变化,这是从加法思维到乘法思维的转变。小朋友看完这个方法后,也会意识到乘法的奥妙。特别是,当计数的复杂度随着数量的增加而快速增加时,就要问一问自己是不是该考虑一下能让自己偷懒的乘法了?

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昍爸

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37篇文章 2年前更新

昍爸,曾获初中和高中全国数学奥林匹克联赛一等奖,江苏赛区第一名,高考数学满分,现在大学计算机专业任教,平时注重提升孩子对数学的自我思考与应用能力。此公众号将伴随昍昍的成长,分享寓教于乐、学以致用的数学教育方式。微信公号:昍爸说奥数(xuanbamath)。

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