錯(cuò)位相減蘋果公式的前世今生
先看一個(gè)問題:

這是高中數(shù)學(xué)中非常重要的一個(gè)數(shù)列問題,叫做錯(cuò)位相減求和,所有老師和學(xué)生其實(shí)都知道,這個(gè)問題的計(jì)算步驟相當(dāng)繁瑣,非常麻煩。
甚至有個(gè)段子是關(guān)于這個(gè)的:“有老師上課前沒吃飯,然后正好那天有錯(cuò)位相減的內(nèi)容,老師留了一道題放在黑板上,然后自己下來吃了頓飯,上來之后發(fā)現(xiàn)還有一半學(xué)生沒做完,做完的那一半中,還有另一半是算錯(cuò)的?!?/p>
這個(gè)段子有點(diǎn)夸張哈,但是這個(gè)東西確實(shí)不好算,這個(gè)計(jì)算說難不難,快的同學(xué)大概4分30秒能做完。(我課堂實(shí)測過)一般而言在,能算對(duì)的同學(xué)在8分鐘左右。
大概在6,7年前,我開始對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行了研究。找到這個(gè)計(jì)算問題的公式。話句話說,如果對(duì)于這個(gè)計(jì)算不需要過程,只需要結(jié)果的情況下,我能讓一個(gè)初中數(shù)學(xué)水平的普通學(xué)生在一分鐘之內(nèi)計(jì)算出正確結(jié)果。
下面我講講這個(gè)公式

大概用了一年的時(shí)間,我給出了這個(gè)公式的上面的這個(gè)形式,早期還有其他的形式。下面講講這個(gè)公式成為這個(gè)樣子的過程。

這個(gè)時(shí)候相當(dāng)于已經(jīng)求出了A和B 也就是說我求出了

這個(gè)數(shù)列的通項(xiàng),其中A,B的結(jié)果就在上面的公式中。在這里我小結(jié)一下,我這里得到的是

然后,繼續(xù)進(jìn)行的推導(dǎo)在這里:


最有意思的就是這個(gè)C到底是多少?當(dāng)然可以硬推,這里我給出一個(gè)我的辦法。
有一種數(shù)學(xué)問題是已知數(shù)列的前n項(xiàng)和然后通項(xiàng)的的問題,通常我們都有下面的公式

這所有人都知道,但是很少有人考慮過的問題的是,什么時(shí)候上面的表達(dá)式是不用分段的,下面是我思考的結(jié)果。
在Sn的表達(dá)式中,令n=0的時(shí)候如果這個(gè)表達(dá)式等于0,那么求出來的an公式是不分段的。
基于這一點(diǎn),我們重新思考下面的表達(dá)式中的C是多少

假設(shè)我們已經(jīng)把C已經(jīng)求出來了,然后去求an,由于an的通項(xiàng)公式是不進(jìn)行分段的,是整個(gè)的,就是我們一開始說的這個(gè):

應(yīng)用我上面的結(jié)論,我就可以知道,當(dāng)n=0的時(shí)候,Sn的表達(dá)式應(yīng)該是0,所以我們可以口算得出:C=-B
所以,到了這一步,我就得到了下面的Sn公式:

到此處,其實(shí)就得到了這問題的1.0版本的解答

下面就是實(shí)際的演練的結(jié)果了。
實(shí)際效果怎么樣呢?相當(dāng)糟糕。因?yàn)楣教珡?fù)雜,學(xué)生根本記不住,尤其是其中的B的公式,復(fù)雜到爆炸。最后的結(jié)果是,很多學(xué)生自己計(jì)算到最后幾乎算不對(duì)這個(gè)問題,而我給出的公式太復(fù)雜,學(xué)生又記不住,基本沒有幫到學(xué)生。
那怎么辦呢?改,繼續(xù)優(yōu)化公式,站在學(xué)生的角度來研究這個(gè)問題。
當(dāng)時(shí)教過很多藝考生,他們需要的數(shù)學(xué)成績不高,整體數(shù)學(xué)能力也比較差,所以,我當(dāng)時(shí)的應(yīng)對(duì)措施是干脆別讓學(xué)生記憶A,B 的具體公式了,直接讓學(xué)生現(xiàn)場計(jì)算吧。
我舉個(gè)例子,這個(gè)方法是這樣進(jìn)行的,比如讓學(xué)生計(jì)算一開始的問題:

根據(jù)公式可得到:

先計(jì)算前兩項(xiàng):

帶入公式:

然后解出A,B。
這個(gè)就叫做公式2.0吧,這個(gè)其實(shí)比1.0的可操縱性要好一點(diǎn),但是
就上面那個(gè)計(jì)算的過程,其實(shí)對(duì)很多同學(xué)來說,還是有一點(diǎn)點(diǎn)復(fù)雜,有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤,特別是藝考生。
(說實(shí)話,藝考生是我進(jìn)步的動(dòng)力,很多更好的方法和公式都是他們逼出來的,后來我的標(biāo)準(zhǔn)是:如果公式簡單到藝考生都可以掌握,那一般學(xué)生肯定是沒有問題的 )
說實(shí)話,公式到這個(gè)階段,已經(jīng)有學(xué)生開始使用了,畢竟只是記憶公式的形式而不是具體的復(fù)雜表達(dá)式,這樣要好很多了,但是,我自己覺得還是不夠簡潔,不夠優(yōu)美,因?yàn)檫€是需要學(xué)生們解方程。
最后,當(dāng)我重新審視這兩種方案的時(shí)候,我得到了最后的方案,一半用第一個(gè)方案,一半用第二個(gè)方案。其中A就是一開始的樣子,倒是B公式,我用2.0版本中的待定系數(shù)法來借助初值進(jìn)行計(jì)算,具體是下面這樣的

然后解得

最后就得到了下面的公式3.0版本

其實(shí)這個(gè)公式一開始的時(shí)候,以及我上面的所有推導(dǎo)中,出現(xiàn)字母p的地方的全部出現(xiàn)的都是字母q,為什么最后要改成p。
因?yàn)槲矣凶隽俗詈笠徊絻?yōu)化----意義優(yōu)化。
公式太枯燥,學(xué)生記不住哪。
為了方便記憶,把A和B這兩個(gè)分?jǐn)?shù)換成橫向的書寫

注意,早期的時(shí)候不是app-1,是aqq-1,哈哈,大家一看就發(fā)現(xiàn)了,aqq-1不好找意義,但是app-1是有意義的,大家都知道,是蘋果apple的前三個(gè)字母,同時(shí)也是大家現(xiàn)在下載的app應(yīng)用的縮寫,總之a(chǎn)pp在我們的生活中出現(xiàn)很多。
所以最后給了這么一句話:

蘋果一代
順著A的思路,往下多走一步

哎咦,大蘋果一代
“哎咦”這兩個(gè)字是什么鬼,嘻嘻,你仔細(xì)體會(huì)他的諧音,是不是和a1是一樣的。
為什么是“大”蘋果一代,你看B的公式里面字母A是大寫,這個(gè)A是第一步算出來的A嘛,所以要用“大蘋果一代”,哈哈哈哈哈哈哈。
最后,我再帶大家看一遍公式

這個(gè)公式在很多個(gè)場合都講過,有給教師分享,還有對(duì)外講座,尤其是對(duì)外講座,簡直好評(píng)如潮,口碑炸裂。這個(gè)東西最有趣的其實(shí)是第二句口訣,簡直就是來搞笑的,哈哈,但是它居然有實(shí)際的意義。
最后說說這個(gè)公式在實(shí)際上課的過程中的講解方法和授課效果。如果上課只講這個(gè)的話,那就真是把學(xué)生毀了,實(shí)際考試當(dāng)中,這個(gè)是大題,就算結(jié)果全對(duì)的話,是肯定要扣分的,所以這個(gè)是需要講常規(guī)解法以及過程的。
這個(gè)是我上課筆記的截圖

這個(gè)錯(cuò)位相減的計(jì)算過程我講了至少100遍,然后看學(xué)生自己寫,就會(huì)出現(xiàn)各種你想不到的錯(cuò)誤,上面筆記中所有的紅筆的部分全部都是同學(xué)們自己平時(shí)可能出錯(cuò)的地方,紅筆強(qiáng)調(diào)的部分就是這些年積累的學(xué)生的各種可能的錯(cuò)。
有同學(xué)問,那你這公式什么時(shí)候用,嘻嘻,你看筆記中有“經(jīng)計(jì)算”三個(gè)字對(duì)不對(duì),寫完這三個(gè)子之后,去拿一張草稿紙,代公式,計(jì)算出答案,然后寫到右邊,就是最后的結(jié)果。
你的卷面和其他同學(xué)的卷面沒有任何不同,這樣考試?yán)蠋熼喚淼臅r(shí)候你不會(huì)丟步驟分。但是你再最核心和最難的地方使用更快的方法計(jì)算的。
當(dāng)然,還是會(huì)有少部分同學(xué)堅(jiān)持使用原始方法計(jì)算,但是作為老師你需要強(qiáng)調(diào)上面紅筆寫出的部分,這是在幫助這部分同學(xué)提高準(zhǔn)確率。
很多老師管這種東西叫大招。
嘻嘻,大招不大,我有很多。
你可以用這個(gè)刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣,但是你不能用這個(gè)蒙蔽學(xué)生,你說數(shù)學(xué)全靠這個(gè),數(shù)學(xué)里面都是這個(gè),數(shù)學(xué)就靠大招就能學(xué)好。
這就真的誤人子弟了,不能這樣。
說說上課效果
1.學(xué)生會(huì)很喜歡,很有興趣。基本錯(cuò)位相減就沒問題了
2.學(xué)生會(huì)因此產(chǎn)生對(duì)數(shù)學(xué)的興趣。這是我從來沒有想到過的,我自己特別喜歡愿意研究數(shù)學(xué)里面的公式方法技巧,有的沒有教學(xué)價(jià)值,純屬自娛自樂,有的教學(xué)價(jià)值深遠(yuǎn),比如這個(gè)公式。我在課上講這個(gè),學(xué)生會(huì)覺得原來數(shù)學(xué)還可以這樣,甚至有學(xué)生從我講完這個(gè)之后就開始覺得數(shù)學(xué)有意思。這真是意外收獲。
3.學(xué)生會(huì)更加認(rèn)同老師。在我這里是這樣,我講自己推導(dǎo)出來的東西給我自己的學(xué)生,神形兼?zhèn)?,我喜歡這種感覺。
姜文說:導(dǎo)演拍電影需要拍自己心眼里長出來的東西。對(duì)這句話,我深以為然。放到教師教書這件事情上是一樣的。
關(guān)于這個(gè)公式的來龍去脈,課堂講解,說到這里。
說說關(guān)于這個(gè)公式的故事:
從來沒有想到我會(huì)在這樣一個(gè)場合把這些東西寫下來,在我之前那些年的教學(xué)生涯中,我都覺得這些內(nèi)容是我秘而不宣的東西,從來我都是在課堂上講給我的學(xué)生,而從來是很少講給同行的,(以上內(nèi)容只是九牛一毛)我后來友好分享給我的一個(gè)曾經(jīng)的同事 。
這種東西沒有法律保護(hù),更沒有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
后來我這個(gè)前同事去了大廠,(再后來帶了網(wǎng)課)于是就有了下面這個(gè)截圖,錯(cuò)位相減的這個(gè)公式的解法的觀看人數(shù)是14萬,在觀看人數(shù)最多的4個(gè)內(nèi)容中,方法盡數(shù)來自我這里,我感到無比欣慰。也感謝我的這位前同事幫我驗(yàn)證了這些東西的巨大價(jià)值。
這些公式也好,方法也好,他們有什么特點(diǎn)呢?
1.簡潔好記。太復(fù)雜就基本沒戲了,學(xué)生不用。無論前面推導(dǎo)有多復(fù)雜,結(jié)論必須簡單,不簡單就回去繼續(xù)優(yōu)化吧。哈哈哈
2.能夠解決普適性問題。說白了,高一高二和高考中的高頻考點(diǎn)問題,考的少的,就算你再簡單,也沒有必要教給學(xué)生,因?yàn)槌R?guī)方法就夠了。
3.能夠大大優(yōu)化傳統(tǒng)方法。你講一個(gè)新方法,比原來的還復(fù)雜,你講毛呀,學(xué)生自己搞定就好啦。
4.講解容易。這個(gè)其實(shí)比較好辦,說白了,總有更好的講解方式,多想多教,你肯定能找到。
希望這些技巧和方法能夠幫到盡可能多的同學(xué)和老師。
后面,我一個(gè)一個(gè)跟大家講講這些方法技巧和方法。
看到大家的很多評(píng)論,我覺得我高興死了。嘻嘻。