|
К ЧИТАТЕЛЮ
Математика уже давно стала основным аппаратом физики и техники. В последние годы математические методы исследования все настойчивее проникают в такие науки, как химия, биология, геология, экономика, лингвистика, педагогика, медицина, право, археология. Поэтому не удивительно, что на многих, в том числе и гуманитарных, факультетах университетов, во всех технических вузах наступающие сдают экзамены по математике.
Этого экзамена многие боятся. Часто можно услышать разговоры, что на приемных экзаменах по математике поступающим прет-лагают решать головоломнейшие задачи, а экзаменаторы якобы только тем и обеспокоены, как бы «срезать» побольше поступающих.
Все это, конечно, фантазия. На приемных экзаменах речь идет не о каких-то сложных проблемах, а о задачах в пределах обычного школьного курса в полном соответствии с «Программой вступительных экзаменов по математике для поступающих в высшие учебные заведения СССР». Поводом же для «страхов» и слухов о «головоломках» обычно служит просто слабое и формальное владение стандартным школьным материалом — ведь в этом случае и простая задача покажется неприступной.
Конечно, сказанное отнюдь не означает, что все конкурсные задачи очень просты и решаются немедленно без всяких размышлений и усилий. Уверенно справиться с ними может лишь тот, кто глубоко владеет материалом программы и имеет достаточную практику в решении задач. А это досыпается лишь упорным, настойчивым трудом. Математику нельзя выучить за одну ночь — только систематические занятия могут сделать экзаменационные вопросы и задачи простыми и легкими.
Верно, что на экзамене по математике надо уметь решать задачи. Но каждый понимает, что задачи надо решать правильно. В этом различии — просто решать или решать правильно — и состоит суть дела. Очень часто поступающие считают, что решить задачу— значит провести некоторое количество выкладок, имеющих отношение к предложенной задаче. Но эти еыкладки далеко не всегда можно считать правильным решением.
Экзаменаторы хотят получить от поступающего исчерпывающее, логически верное и грамотно изложенное решение поставленных перед ним задач. Они стремятся не просто проверить знание тех или иных школьных теорем, умение формально проводить те или иные выкладки, но и выяснить, насколько поступающий владеет логикой математических рассуждений, « какой мере он умеет применять теоретические знания при решении задач. К сожалению, это и является самым сложным для поступающих — гораздо труднее научиться видеть сущность дела, чем запомнить некоторые формулировки или автоматически выполнять определенные рецепты.
Каждому более или менее подготовленному школьнику знакомы обычные приемы решения обычных задач — различного вида уравнении и неравенств, «текстовых» задач, тригонометрических примеров, геометрических задач и т. п. Но часто эти знания ограничены лишь всякого рода правилами, как надо поступать и как поступать нельзя, т. е. не выходят за пределы чисто технических умений.
Между тем никакие чисто технические навыки не принесут успеха, если не думать о законности применения тех или иных преобразований, об обоснованности того или иного заключения и т. п., если не понимать саму логику решения задачи.
Большинство поступающих хорошо излагает вопросы теории, но многие становятся в тупик или допускают грубые ошибки при применении этой теории на практике. Сколько раз приходилось видеть поступающих, бойко отвечающих на какой-нибудь вопрос, но которые не могли сказать ни слова, стоило лишь поставить тот же вопрос в иной, чуть необычной форме, применить иные, чем в учебнике, обозначения.
Все это свидетельствует о формальном усвоении теории, и такого рода знания, конечно, мало чего стоят.
В преодолении подобных недостатков и состоит, собственно говоря, цель этой книги. Мы хотим попытаться научить поступающих задумываться над логикой решения, научить задавать самим себе вопрос «почему?» и отвечать на него, в каждый момент решения задачи ясно сознавать, что сделано и что предстоит еще сделать. Другими словами, мы -хотим в этой книге показать, как правильно решать задачи.
Эта цель наложила на книгу один существенный отпечаток: мы не всегда приводим самые лучшие решения — решения, которые может придумать опытйый математик. Наоборот, мы старались смотреть на задачу глазами человека, не очень искушенного в остроумных решениях и специальных методах, искали самое естественное (с точки зрения поступающего) решение, но зато доводили его до конца логически максимально строго.
Именно это, в общем, и требуется от поступающих — не поиск наиболее короткого и оригинального решения, но умение правильно довести до конца самое обыкновенное решение. Разумеется, это ни в коей мере не означает, что остроумные решения чем-то плохи, и будет очень полезно, если в процессе работы с книгой читатель найдет такие решения для той или иной задачи. Хотя сообразительность— это не то качество поступающего, которое проверяется на экзамене в первую очередь, ее нельзя недооценивать.
Следует, впрочем, подчеркнуть, что лишь активное использование всего арсенала средств элементарной математики создает предпосылки для возникновения той или иной оригинальной идеи. Без творческого владения материалом школьного курса бессмысленно, например, надеяться справиться с любой «нестандартной» задачей, где подчас приходится комбинировать самые разнообразные математические идеи и факты.
В настоящее время во многих школах на факультативных и кружковых занятиях учащиеся знакомятся с понятием непрерывности, с элементами дифференциального и интегрального исчисления, с векторной алгеброй и т, д, Однако основы математического ана-
лиза и векторного исчисления не входят в программу вступительных экзаменов. Поэтому для всех экзаменационных задач мы приводим лишь «обычные» школьные решения (хотя некоторые из этих задач могут быть решены — и даже более просто и коротко — с помощью средств «высшей» математики).
Быть может, читателю иногда покажется, что некоторые простые примеры разбираются слишком подробно. Но не следует спешить с таким выводом — очень часто кажется простым как раз то, что не воспринято достаточно глубоко. Лучше постараться понять суть такого подробного, замедленного решения. Как правило, это делается при рассмотрении тех вопросов, которые у поступающих вызывают наибольшие затруднения.
В то же время читатель легко заметит, что не все решения в книге проведены одинаково подробно и полно. Мы рассчитываем, что эта книга должна не столько читаться, сколько изучаться с карандашом и бумагой в руках, а потому сделали упор на разъяснении принципиальных моментов, надеясь, что не вызывающие особых затруднений этапы решения (например, формальные выкладки) читатель проведет сам.
Настоящая книга не является учебником по элементарной математике. Она призвана лишь помочь активизировать свои знания тем, кто уже знаком со школьным курсом в объеме принятых стабильных учебников. Мы не даем систематического изложения теории, а ограничиваемся лишь отдельными замечаниями по вопросам, которые обычно ускользают из поля зрения учащихся, анализом и иллюстрацией на примерах наиболее сложных, узловых разделов программы и типичных ошибок поступающих, а также более подробным разъяснением некоторых тем, обычно оставляемых в школе без должного внимания. Поэтому, приступая к разбору какого-либо параграфа этой книги, следует предварительно еще раз просмотреть содержание соответствующих разделов школьных учебников.
Книга содержит также достаточное число задач для самостоятельного решения, снабженных ответами (а в некоторых случаях — и указаниями). Однако мы не имеем в виду, что надо выполнять эти упражнения все сразу. Лучше всего решать их выборочно, до тех пор, пока не появится уверенность, что материал уже достаточно усвоен и дальнейшие примеры для его закрепления не нужны. Тогда естественно перейти к другому параграфу, а через некоторое время вернуться к еще не решенным упражнениям, рассматривая их как своего рода задачник.
Для удобства читателей мы приводим программу вступительных экзаменов по математике (1975 г.). Отметим, что эта программа содержит подробный список основных понятий школьного курса математики, которыми поступающие должны активно владеть. Далее, в прбграмме детально перечислены все те утверждения, которые поступающие должны уметь четко формулировать и строго доказывать. Следует также обратить внимание на приведенный в программа перечень основных навыков, которыми должен владеть каждый поступающий.
В книге помешены материалы, дающие представление о порядке проведения, характере и содержании вступительных экзаменов по математике, Мы собрали и по возможности систематизировали опыт приемных экзаменов в Московский университет примерно за десять последних лет, привели варианты письменных экзаменов и билеты устных экзаменов, предлагавшиеся поступающим в МГУ.
Однако книга может использоваться не только поступающими в МГУ, но и теми, кто собирается держать вступительные экзамены в любой институт, академию или университет. Дело в том, что рассматриваемые ниже вопросы носят общий характер, преследуют цель повысить математическую культуру читателя в строгих рамках стандартного школьного курса, научить его свободно владеть логикой математических рассуждений. И то, на примере каких задач это делается, уже не имеет существенного значения. Кроме того, разнообразие профилей и специальностей Московского университета столь велико, что практически для каждого высшего учебного заведения найдется специальность МГУ, где к поступающим предъявляются примерно аналогичные требования.
По степени сложности экзаменационных задач, по уровню требований к поступающим все факультеты (и вузы) можно условно разбить на две группы. В первую группу входят факультеты и вузы, где математика является одним из основных предметов и изучается по расширенной программе, а во вторую — все остальные.
Это, конечно, не значит, что, например, от будущих физиков требуются какие-то дополнительные знания, Еыходящие за пределы программы вступительных экзаменов. Но они должны продемонстрировать умение решать более трудные задачи, активно владеть материалом школьного курса, показать навыки самостоятельного логического мышления.
Поступающим в вузы первой группы рекомендуется внимательно разобрать и тщательно продумать весь содержащийся в книге материал. Поступающие же в вузы второй группы в процессе работы над книгой должны сами выбрать задачи, которые для них посильны, стараясь, однако, решать и более сложные задачи, с тем чтобы создать некоторый «запас прочности».
Читатель сам легко составит себе представление об уровне требований, предъявляемых к поступающим на различные специальности, поскольку перед всеми задачами, заимствованными из вариантов письменных экзаменов, указан источник. При этом приняты следующие сокращенные обозначения факультетов МГУ: Мехмат механико-математический, ВМК — вычислительной математики и кибернетики, Физфак — физический, Геофак — геологический, Химфак — химический, Биофак — биологический, Филфак — филологический. Например, указание (Физфак, 1975) означает, что данная задача предлагалась поступающим на физический факультет МГУ в 1975 г. Кроме того, использовались задачи, предлагавшиеся на географическом и экономическом факультетах и на факультетах почвоведения и психологии.
Книга может служить пособием для подготовительных отделений вузов. Учащиеся этих отделений, уже прошедшие в свое время школьный курс математики, в процессе его повторения должны не просто «освежить» свои знания, но углубить и активизировать их, развить навыки решения задач. По нашему мнению, излагаемый ниже материал вполне подходит для этой цели. Наличие в книге примеров и задач разной трудности позволит преподавателям подготовительиых отделений отобрать для разбора на занятиях и для упражнений те, которые соответствуют профилю вуза и уровню подготовленности учащихся.
Нам кажется, что учителя средних школ и студенты пединститутов также почерпнут в этой книге много полезных примеров, задач и методических замечаний, которые можно было бы использовать как непосредственно на уроках, так и при организации факультативных занятий.
Старшеклассники, желающие самостоятельно углубить свои знания по математике, также найдут в книге материал для размышлений и интересные задачи, решение которых принесет пользу и удовлетворение. Конечно, в этом случае не следует читать книгу подряд, а лучше постепенно, на протяжении всего учебного года, обращаться к тем ее параграфам (или даже их частям), в которых используется лишь уже пройденный в школе материал. Несомненно, что такое «длительное», изучение книги принесет гораздо больше пользы, чем беглое и поверхностное знакомство с ней в сравнительно короткий период подготовки к экзаменам.
Абсолютное большинство содержащихся в книге задач (как разбираемых, так и предлагаемых в качестве упражнений)—это подлинные задачи вариантов вступительных экзаменов в Московский университет. Некоторые из них уже широко известны, условия других (как и многие полные решения) публикуются впервые.
Мы считаем обязательным подчеркнуть, что не являемся авторами самих этих задач. Ежегодно на вступительных экзаменах в МГУ поступающим предлагаются оригинальные задачи, содержащие новые, подчас совершенно неожиданные обработки тем, изучаемых в школе. К сожалению, нет никакой чисто физической возможности перечислить здесь фамилии всех лиц, принимавших участие б составлении этих задач.
Почти все задачи — плод кропотливой и длительной работы большого числа членов экзаменационных комиссий, результат коллективного сочинения. Каждый, кто хоть раз сталкивался с проблемой составления задач, хорошо знает, каких трудов стоит возникновение всякой новой яркой и оригинальной задачи, не повторяющей уже хорошо известные формулировки и не решающейся «лобовым» применением формальных правил и методов.
Напомним читателю, что он держит в руках пятое издание настоящей книги. Приступая к его подготовке, авторы ставили перед собой несколько целей. Прежде всего мы хотели, не увеличивая объема книги, включить в нее новые задачи последних лет. Для этого пришлось отказаться от более старых, (и соответственно более известных) задач, а также от некоторых задач, не несущих особо важной для идей книги смысловой нагрузки. Перечислить абсолютно все ошибки и затруднения поступающих практически невозможно, да в этом едва ли и есть смысл. Поэтому мы более тщательно подошли к отбору задач, стремясь выделить узловые вопросы и предостеречь читателя от наиболее распространенных типичных ошибок. Мы отказались и от подробного изложения некоторых тем, ограничиваясь только существенными, с нашей точки зрения, замечаниями или обращая внимание на то, что по разным причинам осталось за рамками учебников, но необходимо для правильного и глубокого понимания излагаемого там материала. Все это не могло не привести к значительным переработкам, коснувшимся как самой структуры книги, так и содержания каждого параграфа.
Существенную пользу при подготовке нового издания нам оказали многочисленные письма читателей — учителей, школьников, любителей математики. Считаем своим приятным долгом искренне поблагодарить всех этих добровольных корреспондентов, нашедших время и возможность высказать нам свои критические замечания, соображения и конструктивные советы.
В заключение хотелось бы выразить глубокую благодарность сотрудникам механико-математического факультета МГУ, которые помогали нам своими предложениями и дружеской критикой в процессе работы над книгой и тем самым способствовали ее улучшению.
Авторы
|
