Решение логических задач.
Чтобы научиться решать типовые логические задачи, простые и нестандартные математические задачи, важно знать основные приемы и методы их решения. Ведь решить одну и ту же задачу и прийти к правильному ответу во многих случаях можно разными способами.
Знание и понимание различных методов решения поможет определить, какой способ подойдет лучше в каждом конкретном случае, чтобы выбрать наиболее быстрый и простой путь получения ответа.
К «классическим» логическим задачам относятся текстовые задачи, цель решения которых состоит в распознавании объектов или расположении их в определенном порядке в соответствии с заданными условиями.
Более сложными и увлекательными типами заданий являются задачи, в которых отдельные утверждения являются истинными, а другие ложными. Задачи на перемещение, перекладывание, взвешивание, переливание — самые яркие примеры широкого ряда нестандартных задач на логику.
Основные методы решения логических задач
метод рассуждений;
метод блок-схем;
метод математического бильярда.
1.Способ рассуждений - самый примитивный способ. Этим способом решаются самые простые логические задачи. Его идея состоит в том, что мы проводим рассуждения, используя последовательно все условия задачи, и приходим к выводу, который и будет являться ответом задачи.
Идея метода: последовательные рассуждения и выводы из утверждений, содержащихся в условии задачи. Этим способом обычно решают несложные логические задачи.
Задача 1 Вадим, Сергей и Михаил изучают различные иностранные языки: китайский, японский и
арабский. На вопрос, какой язык изучает каждый из них, один ответил: «Вадим изучает китайский,
Сергей не изучает китайский, а Михаил не изучает арабский». Впоследствии выяснилось, что в этом ответе только одно утверждение верно, а два других ложны. Какой язык изучает каждый из молодых людей?
Решение. Имеется три утверждения. Если верно первое утверждение, то верно и второе, так как
юноши изучают разные языки. Это противоречит условию задачи, поэтому первое утверждение
ложно. Если верно второе утверждение, то первое и третье должны быть ложны. При этом
получается, что никто не изучает китайский. Это противоречит условию, поэтому второе
утверждение тоже ложно. Остается считать верным третье утверждение, а первое и второе - ложными. Следовательно, Вадим не изучает китайский, китайский изучает Сергей.
Ответ: Сергей изучает китайский язык, Михаил - японский, Вадим - арабский.
2.Решение логических задач методом блок-схем
Задачи, в которых с помощью сосудов известных емкостей требуется отмерить некоторое количество жидкости, а также задачи, связанные с операцией взвешивания на чашечных весах. Простейший прием решения задач этого класса состоит в
переборе возможных вариантов.
Более систематический подход к решению задач "на переливание" заключается в использовании блок-схем. Суть этого метода состоит в следующем. Сначала выделяются операции, которые позволяют нам точно отмерять жидкость. Эти операции называются командами. Затем устанавливается последовательность выполнения выделенных команд. Эта последовательность оформляется в виде схемы. Подобные схемы называются блок-схемами
.
Метод блок-схем
Использование блок-схем при решении задач на переливание позволяет представить рассуждения более систематизированными и наглядными. Для этого необходимо сначала выделить операции (команды) в виде блоков, а затем установить их последовательность, которую оформляют в виде схемы. Фактически блок-схема является программой, выполнение которой приводит к решению задачи. При этом необходимо отмечать, какие количества жидкости удается получить при работе составленной программы, для чего заполняют отдельную таблицу, в которую заносят количество жидкости в каждом из имеющихся сосудов.
Составим блок-схему для решения задачи 1.
Операции, возможные при решении:
НВ – наполнить ведро;
НБ – наполнить банку;
ОВ – опорожнить ведро;
ОБ – опорожнить банку;
В→Б – перелить из ведра в банку, пока ведро не опустеет или банка не наполнится;
Б→В – перелить из банки в ведро, пока банка не опустеет или ведро не наполнится;
В=0? – посмотреть, пустое ли ведро;
Б=5? – посмотреть, наполнена ли банка.
3.Решение логических задач методом математического бильярда
Прежде чем решать задачу, подумай, что делать с ее решением!
Всем известна игра бильярд за прямоугольным столом с лузами. Появившись до нашей эры в Индии и Китае, бильярд через много веков перекочевал в европейские страны -- упоминание о нем имеется в английских летописях VI века. В России бильярд стал известен и распространился при Петре I. Подобно тому, как азартная игра в кости вызвала к жизни "исчисление" вероятностей, игра в бильярд послужила предметом серьезных научных исследований по механике и математике. Представьте себе горизонтальный бильярдный стол произвольной формы, но без луз. По этому столу без трения движется точечный шар, абсолютно упруго отражаясь от бортов стола. Спрашивается, какой может быть траектория этого шарика? Поиски ответа на этот вопрос и послужили появлению теории математического бильярда или теории траекторий.
Задачи на переливание жидкостей можно очень легко решать, вычерчивая бильярдную траекторию шара, отражающегося от бортов стола, имеющего форму параллелограмма. Рассмотрим туже задачу, что и в предыдущем разделе (Метод блок-схем).
Задача 1. Имеются два сосуда -- трехлитровый и пятилитровый. Нужно, пользуясь этими сосудами, получить 1, 2, 3, 4,5,6, 7 и 8 литров воды. В нашем распоряжении водопроводный кран и раковина, куда можно выливать воду.
Решение: В рассматриваемой задаче стороны параллелограмма должны иметь длины 3 и 5 единиц. По горизонтали будем откладывать количество воды в литрах в 5-литровом сосуде, а по вертикали - в 3-литровом сосуде. На всем параллелограмме нанесена сетка из одинаковых равносторонних треугольников.
Бильярдный шар может перемещаться только вдоль прямых, образующих сетку на параллелограмме. После удара о стороны параллелограмма шар отражается и продолжает движение вдоль выходящего из точки борта, где произошло соударение. При этом каждая точка параллелограмма, в которой происходит соударение, полностью характеризует, сколько воды находится в каждом из сосудов.
Прослеживая дальнейший путь шара, и записывая все этапы его движения в виде отдельной таблицы (табл.1), в конце концов, мы попадаем в точку Н, которая соответствует состоянию, когда малый сосуд пуст, а в большом сосуде 4 литра воды. Таким образом, получен ответ и указана последовательность переливаний, позволяющих отмерить 4 литра воды. Все 8 переливаний изображены схематически в таблице.
О | А | B | C | H | |||||
М | 0 | 3 | 0 | 3 | 1 | 1 | 0 | 3 | 0 |
Б | 0 | 0 | 3 | 3 | 5 | 0 | 1 | 1 | 4 |
Является ли это решение самым коротким? Нет, существует второй путь, когда воду сначала наливают в пятилитровый сосуд. Если на диаграмме шар из точки О покатится вправо по нижней стороне параллелограмма и затем, отразившись от правой боковой стороны, в точку 2 на верхней стороне параллелограмма и т.д., то получим более короткое решение задачи. Можно показать, что полученное решение с 6 переливаниями уже является самым коротким.
Идея метода: нарисовать бильярдный стол и интерпретировать действия движениями бильярдного шара, фиксирование состояний в отдельной таблице.
Преимущества метода:
• Наглядность
• Привлекательность идеи бильярда
• Возможность обобщить метод на широкий класс задач.
Итог занятия.
