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        游戲中的數(shù)學(xué)奧秘

        2020-07-26 10:57:30鐘詩琴
        理論與創(chuàng)新 2020年11期
        關(guān)鍵詞:九宮格奇點(diǎn)方陣

        鐘詩琴

        【摘 ?要】在各式各樣的游戲當(dāng)中,都有著數(shù)學(xué)思維存在著。而如何正確利用游戲來學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)理論,則是當(dāng)代老師的責(zé)任。比如“一筆畫”游戲利用歐拉環(huán)游定理,比如郵遞員送貨問題用的就是最短路徑定理。讓數(shù)學(xué)不再是枯燥無味的公式和定理,讓游戲不再是讓人沉迷的罪惡根源,在數(shù)學(xué)中玩耍,在游戲中學(xué)習(xí)知識(shí),寓教于樂。

        【關(guān)鍵詞】游戲;數(shù)學(xué)理論知識(shí)

        引言

        游戲是生活中不可缺少的一部分,而游戲的數(shù)學(xué)奧秘卻在玩耍中顯露出來。學(xué)會(huì)在游戲中掌握有趣的數(shù)學(xué)知識(shí),比單純學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)理論知識(shí)有趣的多。因此,以游戲展開對(duì)數(shù)學(xué)的探討,可以更好理解定理。

        “一筆畫”小游戲應(yīng)該是所有人都玩過的游戲,即:將在平面上的圖形一筆畫連成而邊不重復(fù)。這個(gè)小游戲就是運(yùn)用了數(shù)學(xué)圖論當(dāng)中的歐拉定理:凡是由偶點(diǎn)組成的連通圖,一定可以一筆畫成;凡是只有兩個(gè)奇點(diǎn)的連通圖(其余都為偶點(diǎn)),也一定可以一筆畫成,但一定要從奇點(diǎn)出發(fā)再從奇點(diǎn)出來。

        就如圖1所示:圖1是經(jīng)典的七橋問題,由于他不是偶點(diǎn)組成的圖形,所以沒有辦法一筆連成。而圖2是偶點(diǎn)組成的圖形,無論從哪一點(diǎn)出發(fā)都可以一筆連成圖形。

        數(shù)獨(dú)是開發(fā)大腦的一款游戲,這款游戲根據(jù)在9×9盤面上的已知數(shù)字,推理出所有剩余空格的數(shù)字,并滿足每一行、每一列、每一個(gè)粗線宮內(nèi)的數(shù)字均含1~9,不重復(fù),且數(shù)獨(dú)的解是唯一解,每一個(gè)空格的數(shù)字都是唯一存在的。而解決數(shù)獨(dú)問題則有許多解法,從不同的角度看數(shù)獨(dú),則有不同的解法。

        首先來介紹最基礎(chǔ)的確定空格的方法:宮擯除法、行摒除法和列摒除法。其中宮擯除法是在每一個(gè)小的九宮格里可以找到唯一數(shù)字,如圖3所示,中間的小九宮格中九個(gè)格子只剩下唯一的一個(gè)空格未填,而根據(jù)對(duì)于數(shù)獨(dú)每個(gè)小九宮格中數(shù)字不能重復(fù),則可以確定這個(gè)唯一的空格就是“1”。而所謂的列擯除法就是在每列中找到那個(gè)唯一可確定的數(shù)字。如圖4所示:整列當(dāng)中就缺少唯一的“5”。同理,行擯除法就是在每行找到唯一可以確定的數(shù)字。

        進(jìn)一步的解法就是“行行行”法和“列列列”法。所謂的“列列列”法就是將數(shù)獨(dú)看成9個(gè)小的九宮格,對(duì)于同一行的三個(gè)九宮格,交錯(cuò)行的找到相同數(shù)字,如圖5所示:我們以“1”為媒介,尋找每一個(gè)“1”所在的行,來確定剩余的九宮格中“1”的位置。同理“行行行”法則是按照每一行的九宮格來找尋唯一的數(shù)字。

        數(shù)獨(dú)雖然是分布在九宮格內(nèi)的數(shù)字,但又可以將其看作為9×9的矩陣,也可以看成3×3的塊矩陣,而每個(gè)方塊有時(shí)3×3的矩陣。而在數(shù)學(xué)上,這就是一種拉丁方陣。什么是拉丁方陣呢?就是一種n×n的方陣,在這種n×n的方陣?yán)?,恰有n種不同的元素,每一種不同的元素在同一行或同一列里只出現(xiàn)一次。

        以上是我對(duì)于幾個(gè)小游戲中體現(xiàn)出的數(shù)學(xué)理念的具體介紹,可以發(fā)現(xiàn),在玩游戲的過程當(dāng)中,不是單純的玩耍,而是存在著非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)思維做理論依據(jù)。而如何將游戲和學(xué)習(xí)相結(jié)合,則是老師和家長(zhǎng)應(yīng)該權(quán)衡兩者之間的權(quán)重,讓教育不再枯燥,讓游戲不再上癮。就像《數(shù)學(xué)家的眼光》講的不是解某一類數(shù)學(xué)題的技巧,它告訴我們的是思考數(shù)學(xué)問題的思路和方法,讓我們做題更加簡(jiǎn)便的“捷徑”。數(shù)學(xué)家的眼光可以從“三角形的內(nèi)角和是180°”這個(gè)眾人皆知的數(shù)學(xué)常識(shí)中看到“任意n邊形外角和都是360°”,看到“螞蟻在卵形線上爬一圈,角度改變量之和是360°”,站在不同的角度看數(shù)學(xué),則可以體會(huì)到生活的樂趣。

        結(jié)論:從不同的角度出發(fā)看待數(shù)學(xué),會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)的魅力。游戲中也可以體現(xiàn)出數(shù)學(xué)精妙絕倫的推算過程以及數(shù)學(xué)知識(shí)。將數(shù)學(xué)和游戲相結(jié)合,寓教于樂。

        參考文獻(xiàn)

        [1]李景平.小學(xué)數(shù)學(xué)數(shù)趣游戲在體驗(yàn)學(xué)習(xí)空間中的實(shí)踐與思考——以幾個(gè)數(shù)學(xué)游戲教學(xué)為例[J].求知導(dǎo)刊,2020(08):65-66.

        [2]張秀梅,王賀,楊陽.基于數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代信息科技,2020,4(07):24-25+28.

        [3]孟慶媛.踐行數(shù)學(xué)抽象,發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)之美,體會(huì)數(shù)學(xué)之妙[J].中學(xué)數(shù)學(xué),2019(07):80-82.

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