今年七月,我有幸作為中國國家隊的一員參加了第58屆國際中學(xué)生數(shù)學(xué)奧林匹克學(xué)術(shù)活動(IMO),并獲得了一枚金牌。回顧六年學(xué)術(shù)活動之路,我從開始的一個懵懂無知的新人,一路上經(jīng)歷了不少挫折,走了不少彎路,在跌跌撞撞中算是摸索出了自己的一套學(xué)習(xí)學(xué)術(shù)活動的方法,最后的結(jié)局也是幸運的。而正是這份幸運,讓我覺得有責(zé)任把自己學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)學(xué)術(shù)活動的經(jīng)驗與心得分享出來,希望后來者能吸取我的經(jīng)驗和教訓(xùn),找到自己的不足,并更好地看清未來。
1.影響成績的因素
對于一場考試,我喜歡用以下3個參數(shù)來衡量最終的分?jǐn)?shù):
最終分?jǐn)?shù)=實力分x運氣分x狀態(tài)分。
其中實力,運氣,狀態(tài)均為非負(fù)實數(shù)。
這里,“實力”顧名思義,盡管不好量化,但是一般來說實力相差很大還是能看出來的。
“運氣”主要代表“題目是否對路”,比如一個擅長幾何的選手參加一場幾何送分的考試,當(dāng)然運氣分較低;而參加一場幾何難度他剛剛好能做出來的考試,運氣分就比較高了。當(dāng)然,運氣分是取決于考試本身的,可以認(rèn)為主觀上不能改變它,但是在集訓(xùn)隊這樣的多次考試中,平均下來,運氣會比較穩(wěn)定;并且,我們可以用比如“補短板”或者“狂刷一科”等方法改變運氣分的波動大小。另一方面的運氣來自于改卷,即能不能得到預(yù)想中的分?jǐn)?shù),這一點理論上來說也是不能自己操縱的,但是可以通過加強書寫等方法提升。
“狀態(tài)”源于自身,常見的影響狀態(tài)的因素有,比如考前一晚睡不著,考試很冷手凍僵了,旁邊的同學(xué)一直發(fā)出噪音等等。當(dāng)然,也可能會有狀態(tài)莫名超好的情況,但是我們不能控制自己超常發(fā)揮,只能期望盡量發(fā)揮正常。
2.如何提高成績
我們當(dāng)然要“提升實力”,但同時也要注意一些很容易被忽略的地方——提升運氣和狀態(tài)。這看似很難處理,但實際上還是有跡可循的。運氣方面,第一點是之前說的“補短板”與“狂刷一科”。補短板是實力進階的必經(jīng)之路,我一直認(rèn)為,一名真正優(yōu)秀的選手并不一定要做出很多人都做不出的超難題,但是一定要做出有足夠多人能做出的題,這就需要了解不同的方法,覆蓋更多知識面,做真題。“狂刷一科”是實力不夠的情況下的賭博。比如就想聯(lián)賽做出倆題混一等獎,然后狂刷代數(shù)與幾何之類的。我對這種方法不予評價,但反正我自己的經(jīng)歷是,凡是賭博的情況都必輸,實力不到說啥都沒用,不如按部就班的來,讀者可以自己考慮實力不夠的時候的做法。第二點大概就是關(guān)于過程的書寫,事實上,很多人對自己的過程非常有自信。如果你批改過其他人的過程,總會覺得“這啥意思啊?搞了半天都不知道想干啥”或者“這里一句話帶過根本就不顯然嘛”。一般來說,過程寫不好有兩種:如果你講都講不清楚,那么可能是語文學(xué)的不好,請回爐再造;如果跟別人講思路的時候別人可以理解,但是過程寫不好的話,可能是沒有掌握好寫過程的技巧。寫過程的主要目的有兩個:一是要準(zhǔn)確,不能讓老師誤解你的意思;二是要通俗易懂,節(jié)省老師的時間,讓老師能夠比較容易get到你的過程的脈絡(luò)。
所以針對第一點,要學(xué)會過程的“數(shù)學(xué)化”表達:比如很多組合問題,直接表達就像寫小說,如果可以換成集合或者圖論的語言,又或者把它代數(shù)化表示,就簡單很多了;另外,過程里的因果關(guān)系要清晰,至少要表達出“由什么推出什么”,這就需要多使用連詞:因為(由于、注意到)+所以、若+則+所以+從而、我們斷言(證明)+事實上,以及右箭頭“=>”。就算連詞使用不多樣,至少要達到的要求是:老師知道你的每一個結(jié)論是由那些結(jié)論推出的。
而第二點其實容易被忽視。我經(jīng)常看到有些過程一路往下推,密密麻麻一大堆,又不知道他想干什么;語言又完全用的是集合的方法,全都是定義和運算,讓人摸不著頭腦。這時候,一旦出現(xiàn)一些筆誤,很有可能老師就“如釋重負(fù)”地圈起來給0分了。這就像寫一篇議論文,要是你一直舉例子不立論,當(dāng)然不會給高分。這就需要把證明的脈絡(luò)清晰地刻畫出來,常見的連詞有:證明分為如下幾步、下面證明一個引理(結(jié)論)、我們斷言(證明)以下結(jié)論、我們只需證明如下結(jié)論即可證明此題。這樣的好處是,如果你斷言的關(guān)鍵步驟恰好是答案中的步驟,或者老師知道是對的,那么老師就大致知道你做出來,只需驗證一下細(xì)節(jié)即可;就算你的證明出現(xiàn)了一些漏洞,老師也能知道你做出了什么,會更容易得到步驟分。
當(dāng)然,還有一個大大增加可讀性的方法:畫圖。特別是組合題,很多組合題用代數(shù)語言表達很繁瑣,不易找到重點,也容易出現(xiàn)筆誤,那如何讓老師知道你想做什么呢?那就是畫圖。如果要把一個圖按照某種策略三染色,就畫一個示意圖,然后用ABC標(biāo)頂點,看上去就清楚多了嘛;就算幾何題是用復(fù)數(shù)算的,畫個圖,讓老師不用自己找圖,也不是什么難事吧?
最后我談?wù)勻_分。時間快到了的時候還是做不出題目,想爭取一些過程分的情況是常見的。但是我非常非常反對大家東扯西扯,然后說證畢——做不出來就做不出嘛,要承認(rèn)自己就是在混分,至于能給幾分就看你做了什么結(jié)論了;但總有一些人不會做就瞎搞一通然后證畢。這樣的人多了,就加大了老師判卷子的難度,就會連累一些“好人”。反正我覺得,要是明知道是錯的還寫證畢,絕對是敗人品的行為。
狀態(tài)方面,我覺得有兩點:一是平時加強模擬考試——模擬考試絕對不僅僅指的是做一套題那么簡單!我覺得模擬考試要起到效果,必須完完全全地模擬真實的情況。特別是4、5小時的考試,很多人只是開始兩個小時上三板斧,然后消極怠工,這其實一點效果都沒有。真實考試有4、5小時呢,要是平時這么模擬,真實考試的最后2個小時難道你就能繼續(xù)保持極高的做題狀態(tài)嗎?二是平時做題最好“認(rèn)真對待”,兩天的考試可以帶著一些心理負(fù)擔(dān),這樣真正考CMO這樣的考試萬一面對第一天考試失利,就不會心理太崩盤。
Part2各級學(xué)術(shù)活動
一、聯(lián)賽
全國高中數(shù)學(xué)聯(lián)賽是高中學(xué)術(shù)活動的第一步,但其實也是不確定性最大的一步。不同的省份有不同的聯(lián)賽的備考攻略。如果你來自一些超級聯(lián)賽強省,比如上海、浙江等,那么你的一試水平一定要過硬,因為正常的年份很可能會出現(xiàn)很多人二試并列拼一試的情況;但如果是中等的省份,就拿廣東舉例吧,在大部分年份二試3題+一試90分可以進省隊,并且二試2題的話幾乎進不了省隊,所以其實只需要做“適當(dāng)”的一試練習(xí),然后把重點放在二試上。注意,這里的“x題”指的是最終得分,不同的省改卷嚴(yán)格程度不一,但是一般來說,被判錯是少數(shù),并且很有可能是自己的問題(有些人經(jīng)常寫偽證自己看不出來,或者寫過程水平太差確實沒法看,卻自我感覺良好),所以在備考的過程中要訓(xùn)練自己的書寫,要盡量寫的嚴(yán)謹(jǐn)、工整,避免被判錯;但至于最終結(jié)果要是還被判錯了,也沒辦法啊,盡力而為,問心無愧。
由于聯(lián)賽的考場很多,并且各地規(guī)則不一,請盡量熟悉自己將去到的考場與考試細(xì)則,并在考前做好充足的準(zhǔn)備,避免出現(xiàn)考試之外的問題。筆者在參加聯(lián)賽的過程中曾經(jīng)遇到過以下問題(都是血的教訓(xùn)啊):
考場偏僻,當(dāng)天起的很早趕赴考場,很疲倦;
考場空調(diào)直吹,極冷;教室很大,老師發(fā)卷不及時,導(dǎo)致開考5分鐘才拿到卷子;考試要求換草稿紙(收一張給一張);洗手間較少,要等很久等等。總之,在考試之前,一定要做好充分的準(zhǔn)備,聯(lián)賽畢竟沒幾次,要按照高考的規(guī)格對待,提前踩點,準(zhǔn)備充足的衣物、食物,避免因為考前準(zhǔn)備不充足痛失好局。聯(lián)賽與之后的比賽的最大的兩點區(qū)別就是:時間短,對書寫要求高。所以聯(lián)賽的模擬更注重踏踏實實地掐表做,并認(rèn)真寫過程,最好讓別人批改或者自己對著答案很仔細(xì)地檢查筆誤和寫的不好的地方。部分因為時間原因沒有做出的題目可以考試結(jié)束后再想,在考試的時候一定要保證“分?jǐn)?shù)最大化”,該跳過的題就跳過,這樣在真正的聯(lián)賽中才不容易手忙腳亂。
聯(lián)賽有一個不太好的地方:答題的區(qū)域非常小,尤其是二試第一題,要是想到了一個很復(fù)雜的方法,有可能要挖掉一大半第二題的空間才能寫下。因此在模擬的過程中也要注意這一點千萬千萬不能寫錯!在考場上若是發(fā)現(xiàn)寫了-大半的過程都是錯的,修正思路很長,真是欲哭無淚……不差這幾分鐘,要想好了再寫,多花點時間寫,表達盡量清楚,因為聯(lián)賽時間緊。還有一個問題就是如何快速寫出合要求的過程,這也是需要平時訓(xùn)練的。很可能最后留給一試最后一題的時間只有5分鐘了,如果你快速讀完題目后直接開始寫,抓得分點,說不定最后能有10分。
總之,模擬考試的最高境界就是“平時如考試,考試如平時”。平時訓(xùn)練的過程中一定要計時作答,做不出來的題也要寫上已得到的結(jié)論,完全模擬考試的狀態(tài)。同時,在一試二試都模擬完成之后,可以再回頭做做因為時間不夠沒有完成的題目,從各方面思考“如何做到更好”——總結(jié)新出現(xiàn)的題型與錯誤的原因,總結(jié)考試的時可能出現(xiàn)的錯誤的時間分配。
1.一試
先說一試。我的一試水平歷來都不算好,但是也不算差,大概就是所謂的“90分”標(biāo)準(zhǔn)。我個人認(rèn)為90分應(yīng)該是適當(dāng)訓(xùn)練可以達到的,而且在訓(xùn)練得當(dāng)?shù)那闆r下,基本可以保證拿到這個分?jǐn)?shù)。當(dāng)然,我的訓(xùn)練其實不多,(因為前而說的弱省原因),但是也不算少。首先,如果你剛學(xué)高中學(xué)術(shù)活動,對一試的知識點掌握的還不透徹,那么大概還是需要把套路過一遍的——這個過程有點像準(zhǔn)備高考,但是要求更高。如果有教練當(dāng)然極好,讓教練幫著補補就好了;如果自學(xué)的話,大概需要做一些題。一試我能想到的問題大概是下面的這些東西:解析幾何,其實來來回回方法就那么幾種:設(shè)直線方程配合韋達定理,設(shè)點,設(shè)參數(shù)方程;還有稍高級的方法,比如幾何法,曲線系,極坐標(biāo),極線方程,仿射變換,等等。當(dāng)然,解析幾何看著容易,做起來卻沒那么簡單,需要很好的計算能力,也需要靈活變通,這就需要大量的練習(xí)了。做解析幾何題的時候要注意:真正比賽的解析幾何題目的答案一定不會太過于復(fù)雜。如果你在做題過程中發(fā)現(xiàn)比如求出的函數(shù)是無比困難的,很難求出最小值,那么可以考慮要么進行一些代換,因為這個表達式里面理論上來說肯定可以提取一些局部,切勿暴力求導(dǎo);也可以試圖先猜出特殊點,看看能不能直接證明大小關(guān)系。如果求出的動點坐標(biāo)所要滿足的參數(shù)方程很復(fù)雜,無從下手。你可以嘗試在原來的圖形里猜出動點滿足的條件大致是什么——無非就是直線或者二次曲線之類的嘛,那么比如把x,y坐標(biāo)平方乘系數(shù)加加減減說不定就全部消掉了。當(dāng)然,做解析多了之后,要總結(jié)經(jīng)驗,在花了一定時間做不下去,一定要趕緊止損,換個方法,說不定不費很大力氣就做出來了。最后,要記住,驗證平行坐標(biāo)軸的情況。
數(shù)列技術(shù)含量稍高,不過絕大多數(shù)數(shù)列問題都是可以用局部不等式或者裂項做出來的。少數(shù)有高級技巧,比如積分估計,三角函數(shù)換元之類的。個人覺得數(shù)列其實難度很難估測,有的題目確實有難度。當(dāng)然,就聯(lián)賽的真題來看,數(shù)列題目并沒有很多模擬題那么難,需要注意的是一定不能著急的瞎放縮,要多變形)——絕大部分的數(shù)列都是用代數(shù)變形后裂項做出的。
大題里面可能還有一道求導(dǎo)的題目或者其他題目。這一類題目個人覺得沒啥技巧,簡而言之,練。代數(shù)的硬功夫是很重要的,這在之后做更難的代數(shù)題中會有用。
立體幾何對于自學(xué)的同學(xué)來說往往會比較頭疼,因為答案的做輔助線方法有時候真的很匪夷所思。那就不這么麻煩吧!立體幾何有一個萬金油方法——算!由于近年都出的是填空題,所以其實很多細(xì)節(jié)都可以不用處理(這是權(quán)宜之計,我推薦大家多學(xué)其他方法,保不準(zhǔn)就出大題了……但如果想短時間提高的話,只會這樣算就好了)。自己查一下怎么算法向量,然后做幾個題,了解怎么算二面角、異面直線距離,然后做幾個題試試手感,之后就再也不會為立體幾何擔(dān)心啦!
剩下的題目,算是其他題目吧,其實套路也有不少,需要大量練習(xí),通過練習(xí)逐漸學(xué)會一些技巧。每個人都是從30分做到100分的嘛,開始不要著急,如果遇到完全沒有辦法的題目可以適當(dāng)想想暫時跳過,記住答案里面的關(guān)鍵點,在下一次見到類似的方法時不要忘記就好。
一般來說,在經(jīng)過至多一年的學(xué)習(xí),一試水平大概就可以達到“90分”目標(biāo),偶爾能全對,但也可能算錯很多題劃水。這個時候,基礎(chǔ)的東西都學(xué)會了,剩下的提分點就在考試的狀態(tài)上了。關(guān)于一試的時間分配,我個人的習(xí)慣是,30分鐘做完填空題,然后一道一道地做大題(前兩個大題大約做10到15分鐘,最后二個比較難的話就一直做),但是最后至少留下10分鐘檢查。我覺得在練習(xí)的過程中找到自己熟悉的節(jié)奏很重要,并且考試的時候要嚴(yán)格執(zhí)行之前的策略,不要為了貪最后一個題目放棄檢查(當(dāng)然,如果你的習(xí)慣是不檢查,也可以)。
我推薦在至少離考試還有2個月的時候開始進行一試模擬訓(xùn)練,大概每2到3天做一套計時的一試題。開始的時候肯定狀態(tài)不會太好,容易算錯,但是經(jīng)過比較長的熟悉之后,在離考試將近一個月左右的時候應(yīng)該問題就不大了。但是狀態(tài)還是要繼續(xù)保持,如果突然出現(xiàn)狀態(tài)特別差,不要疲勞作戰(zhàn),可以先休息調(diào)整一下再仔細(xì)分析在考試過程中出現(xiàn)的時間分配問題(錯的多的情況往往是因為花了過多時間做難題導(dǎo)致時間分配不均)。
2.二試
再說二試。聯(lián)賽不確定性最大的地方,大概就在于二試。我認(rèn)為聯(lián)賽二試是數(shù)學(xué)學(xué)術(shù)活動中最不容易穩(wěn)定發(fā)揮的考試。時間太短導(dǎo)致隨機性很大,盡管題目一般本質(zhì)不算太難,卻也都有關(guān)鍵的步驟。從二試到之后的“大題”訓(xùn)練是數(shù)學(xué)學(xué)術(shù)活動的重點,不過好在聯(lián)賽二試的題目,說難也不難,相對CMO等之后的考試而言套路比較少。個人認(rèn)為有集訓(xùn)隊實力的同學(xué)應(yīng)該做聯(lián)賽二試的題目不會很困難,具體的專題訓(xùn)練寫在之后了。這里只提一點聯(lián)賽二試要注意的問題:聯(lián)賽二試時間確實很緊,平均每題半小時多,很容易因為慌張或者時間不夠發(fā)揮失誤。所以萬一遇到不對路的題目,在做了一段時間之后,要選擇果斷跳過。這里的分寸也是要在模擬考試中慢慢總結(jié)出來的,因為有的時候盡管題目本身可能不難,如果思路陷入“死循環(huán)”,再浪費一個小時很可能還是做不出來。再者,如果最后還剩下1個小時,并且還剩兩個題目,最好的做法是讀題之后選一個做,不要來回跳(剩下多個題目也是類似的)。在時間不足的情況下靜下心來想題也是一種能力。
關(guān)于具體的答題,我覺得最要注意的就是不能“超綱”了。有些人在培訓(xùn)中得到了很多很強的結(jié)論和性質(zhì),但是在聯(lián)賽中,要謹(jǐn)慎使用,最好給出證明(也可以留個空位,看情況,有時間最后補)。特別的,幾何題非常不推薦用復(fù)數(shù)法,重心坐標(biāo)!不到萬不得己,不要采用這幾個方法(當(dāng)然,要是真的不行就死馬當(dāng)活馬醫(yī)吧)。
反正,要是有分,你要慶幸;要是沒分,不要怨改卷老師。這些“高級”方法或多或少需要用到一些考綱外的性質(zhì).可能會扣分;并且計算法解幾何出現(xiàn)筆誤其實很正常。聯(lián)賽幾何,一般來說最好算的方法是三角,可以多練練三角計算(當(dāng)然,純幾何也是要練習(xí)的)。
二、CMO
來到了CMO,就意味著進入了真正的“IMO模式”了。4.5小時3題,這個時間我覺得不算長也不算短—若是題目順手,3小時足以完成3題;但只要有至少一題“卡住”了,就很可能出現(xiàn)時間不夠用的情況(有思路沒時間)。當(dāng)然,對于初次接觸這樣類型的考試的同學(xué),很可能做不滿3小時就己經(jīng)找不到突破口,無所事事了。這其實是很正常的,所以在訓(xùn)練中,最的就是鍛煉如何在“卡住”的情況下調(diào)整心態(tài),尋求突破。關(guān)于CMO的備考,個人覺得不能只是從得知自己進入省隊開始,而應(yīng)該是一個更有計劃性的長期過程——從學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)術(shù)活動的初期開始就應(yīng)該不時挑戰(zhàn)一些比較難的題目,這樣在真正進入省隊之后才會有足夠扎實的基本功。不過無論如何,備考的初期還是要先把所有CMO范圍內(nèi)的專題過一遍。在CMO中可能出現(xiàn)聯(lián)賽不考(或者考的很淺)的很多知識點,比如復(fù)數(shù)、多項式、函數(shù)方程、圖論等,至少不能出現(xiàn)明顯的短板。
從CMO開始,理論上來說答題紙可以無限用,可以自帶食物,大部分方法也可以直接使用,包括高等的方法(當(dāng)然,要是你使用了一些大定理解決問題,很有可能只有部分分?jǐn)?shù))。換句話來說,就是限制條件變少了,大家可以憑借自己的本事各顯神通。
CMO的考試與聯(lián)賽還有一個較大的不同。CMO考試時,參賽選手匯聚一堂。這有好處也有壞處:你可以與各地高手親密接觸,體會舉辦地的風(fēng)土人情,但也要充分考慮舉辦地的氣候,伙食等生活條件的差異。我參加過的兩屆CMO都在吃辣的地域舉辦,結(jié)果吃東西很不習(xí)慣,肚子有些不舒服,影響了考試狀態(tài)。如果不習(xí)慣酒店的飲食也可以出去吃,但一定要多加注意,避免出現(xiàn)考試腹痛腹瀉的悲劇情況。
另一方面,冬令營在冬天舉辦,最好提前調(diào)查好考場有沒有空調(diào)和暖氣,帶好足夠的保暖衣物;如果可以的話,可以多提前幾天去適應(yīng)環(huán)境。我曾經(jīng)參加過的冬令營就出現(xiàn)了手凍到難以寫字的問題。
而關(guān)于做題狀態(tài)的保持,我建議至少每個星期做一次模擬考——連續(xù)兩天,每天上午做4.5小時的題目,模擬考試狀態(tài),不能沒做完就提前交卷或者消極考試,寫過程。考完之后的下午可以休息,保持精力,也可以繼續(xù)做題或者和同學(xué)討論,然后認(rèn)真批改過程,對比標(biāo)準(zhǔn)答案找出所有筆誤和說不清楚的地方。
在CMO過程的書寫上,由于整體時間較多,所以其實不用太著急。寧可慢慢寫,也不要因為寫的太著急而出現(xiàn)偽證,或者因為字跡模糊被扣分。這里要特別提一句:如果提前做完了卷子,不要提前交卷,也不要趴在桌子上看別人做題。一定要認(rèn)真檢查自己的過程,甚至把寫的不好的過程重新抄正!在題目簡單的時候,任何一點跳步都可能成為最后的血的教訓(xùn)。“千里之堤,毀于蟻穴”,不要讓自己多年的努力因為最后幾個小時的懈怠功虧一簣。
如果你從來沒有考過一次4.5小時的考試,找一個安靜的地方,一套沒做過的CMO真題,考一次試試吧。開始做題的時候要有一種信念,就算真的一點東西都得不出來,也不能坐在座位上發(fā)呆思考人生或者無腦的在草稿紙上抄式子——這是“慢性自殺”的做法。如果把沉浸在題目中的時間叫做“有效時間”,有效時間越長,就說明考試狀態(tài)越好。
在考試之中一時做不出來題其實是很正常的,如果真的感覺什么都得不出來,可以嘗試以下的事情:
去洗手間洗把臉,順便在走廊跑跑,活動一下筋骨;
喝點水,吞一條巧克力;在紙上列出你能想到的有希望解決此題的所有可能的方向,然后選擇一個沒有嘗試過的去嘗試。
最后一條比較關(guān)鍵:
絕大部分情況,題目都是正確的,并且存在一個分為若干步驟,每一步驟都可以很容易理解的方法,并且這個方法的答案長度不會超過兩張A4紙。
做數(shù)學(xué)學(xué)術(shù)活動題是建立在題目存在這樣的方法的基礎(chǔ)上的。所以如果你花了很久都沒有攻克題目,很有可能并不是題目本身很難,而是你“誤入歧途”,常見的情況有:第一步想當(dāng)然地找到了一個看上去形式比較簡單的等價命題,或者“不妨設(shè)”了一大堆條件,表面上是賺到了,但事實上從原題直接出發(fā)處理比較容易,轉(zhuǎn)換過后反而變難了;一直想直接做出來,但是實際用歸納法可以大大簡化問題;一直想歸納,但是實際上命題并不具有歸納結(jié)構(gòu),反而應(yīng)該在原題里面直接處理;
原題的條件可以直接推出一個很強而且很有用的結(jié)論,但是你沒有發(fā)現(xiàn)。
這幾點表面看上去很簡單,但實際上,在真正做題的過程中很有可能還是陷入了死胡同出不來了(因為有時候可能真的只差了一點,不忍心放棄)。怎樣“在適當(dāng)?shù)臅r候判定這個方法沒有用,并且盡快進入下一個分支”是學(xué)術(shù)活動高手的一種能力。一次考試之中,把越多陷入困境的題目做出來,就算是考試狀態(tài)越好,在陷入超過2小時的困境后做出一道題目,就算是成功入門了CMO類的考試了。
在這樣的4.5小時的考試中,題目的難度未必是按照順序排列的。一般來說,老師選題的時候會認(rèn)為難度是遞增的,但實際情況可能會有很大不同。
如果在靠前的題目卡住比較久,千萬不能慌張,可以跳過它做下一題。特別的,有時候第一題可能看著并不難,但是卻一時想不到的話,可以先跳過它做2、3,如果能做出一題,就“解毒”了,心態(tài)會平穩(wěn)很多,也就能比較順利的做下去了。
我曾經(jīng)在考試中花了很久都做不出第1、2題,但是跳到3的時候,卻立刻有思路(但其實3非常難),然后回頭,最終依次做了2與1。如果我一直對著第1題猛攻4個小時,很可能最后顆粒無收,出了考場才會懊惱沒有看3。所以思路要靈活,不能吊死在一棵樹上。
還有一種常見的情況,就是在考試進行到了靠后的時間,卻顆粒無收。比如在第3個小時的時候還一題都做不出來。這個時候,很多人肯定己經(jīng)在思考:其他同學(xué)一定會嘲笑我,也沒有好大學(xué)讀了,只能和其他人一起高考……這樣是非常錯誤的!能減少這種情況發(fā)生的方法大概就是在平時練習(xí)的時候模擬考試的環(huán)境,比如邀請幾個同學(xué)一起做,這樣在長時間做不出題的時候開始會比較焦急,通過一次一次考試的訓(xùn)練漸漸達到沉浸題目之中,不受其他狀況影響。
考試的最后半個小時往往也很有意思。我做題的時候,“半小時魔咒”經(jīng)常出現(xiàn)——之前的很長一段時間思路停滯,最后半小時卻忽然思如泉涌。我也不知道是為什么,但反正,如果最后半個小時突然有了思路,千萬不要慌張,更要沉卜心來認(rèn)真想,一邊想一邊把想法寫在卷子上。我曾經(jīng)多次在考試的最后半個小時做出題目或者得到關(guān)鍵性步驟,這樣的臨危不亂也是需要平時練習(xí)的。
備考CMO,不同的同學(xué)有不同的題目選擇。但是有兩套題目應(yīng)該是所有人都會做的:近年的IMO預(yù)選題(可以從IMO官網(wǎng)下載),《走向IMO》里面的CMO、集訓(xùn)隊真題。
一般來說,這些真題如果你完全按照4.5小時3題的這種考試模式,幾乎是做不完的。當(dāng)然,在初學(xué)階段,不建議把所有的第一題都挑出來做掉或者大面積看答案,因為這樣會導(dǎo)致以后損失很多套題。
冬令營雖難,但是實際分?jǐn)?shù)線卻并不算太高,并且由于考試時間長,狀態(tài)的波動較小,所以比起聯(lián)賽并不算隨機性太大。我個人覺得,像前國家隊隊員這樣非常強的選手,應(yīng)該是可以保證能夠進入下一年的集訓(xùn)隊的;而省隊呢,特別是在“拼一試”的強省,可能需要更多的訓(xùn)練。
最后說一下第一天考完的心理調(diào)整。
我強烈建議,在第一天考完之后不要與其他人對答案,不要看討論題目的網(wǎng)站。反正如果我是你的競爭對手,我肯定一看題就說“怎么這么簡單,我們學(xué)校全部滿分”,讓你心態(tài)崩盤;
而且就算是真的自以為做了3題,實際能拿到多少分絕對是未知數(shù)。一般來講考完第一天狂水貼的人都比較浮躁,很有可能真的偽證了。再說了,退一萬步,即使真的有10個人說自己做出3題,集訓(xùn)隊有60個人呢!你要是做的不好,很可能其他人也做的不好。
所以最正確的心態(tài)就是:該吃吃該睡睡,不要想太多,還有一天呢,在考完所有的考試之前,一定不能放棄,也一定不能驕傲。
考試的最佳狀態(tài)就是忘記之前的一切,忘記你的競爭對手,把每場考試當(dāng)成第一場考試,把你的對手當(dāng)成自己。盡力多做出一道題目,多掙一分。
三、TST
TST就是集訓(xùn)隊。進入集訓(xùn)隊就保送了,很多同學(xué)會有自己的打算。我個人認(rèn)為集訓(xùn)隊水平靠前的同學(xué)和靠后的同學(xué)還是有一定的實力差距的——可能集訓(xùn)隊里大約有15個同學(xué)算是可以“保證”進入集訓(xùn)隊的,而有一半的同學(xué)實力跟前面那些同學(xué)有比較明顯的差距,進集訓(xùn)隊有一定運氣成分。每年集訓(xùn)隊中,都會有一半左右的同學(xué)放棄備考,從冬令營結(jié)束開始準(zhǔn)備自己的事情——比如準(zhǔn)備出國,看大學(xué)數(shù)學(xué),勾搭妹子,打牌等等。我覺得不能說這樣的同學(xué)是錯的,相反,比起很多從冬令營結(jié)束開始一直在備考的同學(xué),他們真的“賺到”了一段很寶貴的時間,可以比很多人在之后取得先機。當(dāng)然,如果自認(rèn)為有進入國家隊的實力,我更希望你能認(rèn)真準(zhǔn)備集訓(xùn)隊的考試,并向國家隊發(fā)起沖擊,如果可以的話,為中國隊盡自己的一份力。今年的集訓(xùn)隊考試公布了分?jǐn)?shù),從分?jǐn)?shù)所反應(yīng)的情況來看,集訓(xùn)隊測試有兩個很容易被忽視的地方:
第一點,穩(wěn)定性
考試結(jié)束之后,我們都認(rèn)為分?jǐn)?shù)線比預(yù)想低。是的,這樣的分?jǐn)?shù)線其實不要求你做出很多少于10人做出的難題,僅僅只需要把那些“非難題”全部穩(wěn)穩(wěn)地拿下即可。這并不是說在練習(xí)和考試的時候不做難題,而是說,其實相當(dāng)一部分非常有實力的選手并沒有拿下那些“不難”的題目,所以在練習(xí)和考試中,一定要練習(xí)拿下“非難題”的能力,減少失誤。一場集訓(xùn)隊測試的6題中,一般有1到2個難題,而你只需要每次測試拿到28分,其實就足夠了。不過話又說回來,作為一個自認(rèn)為有實力的同學(xué),如果只是通過“穩(wěn)定”勉勉強強壓線進隊,其實真正到了IMO考場也很虛。所以當(dāng)然要提升自己做難題的能力。
第二點,過程
在分?jǐn)?shù)線附近的同學(xué)很多,但實際上,有相當(dāng)一部分同學(xué)是因為過程寫的不好,7變成了6甚至5、4,與國家隊失之交臂。關(guān)于寫過程,還是有很多技巧的。
到了TST這個級別的考試,可以說在申訴之后不存在“判錯”的問題——這里的判錯指的是對錯,而不是尺度。TST的考試判卷方法接軌IMO,更加重視邏輯,對書寫要求稍輕。
關(guān)于書寫,有一種“IMO式書寫法”,在時間只有很短,但是要寫的東西很多的時候,可以采用這樣的書寫方法:用比較淺顯易懂的語言把思路的核心步驟寫出來(比如說,組合題可以不用寫的太“數(shù)學(xué)化”,可以用口語化語言寫出來),在旁邊配很多圖(難寫的很多是組合題,配圖可以大大增加直觀性),然后在每個步驟下面留出一段空白,不驗證細(xì)節(jié)。如果在補完第一層之后還有時間,就再補第二層細(xì)節(jié)……如果你的思路真的是對的,一般來說都能得到一些分?jǐn)?shù)。
一般來說,這個級別的考試不太糾結(jié)筆誤,只要筆誤不是太多太嚴(yán)重影響閱讀都不會扣分。但在寫過程的最后最好讀一讀,避免出現(xiàn)重復(fù)字母或者把所有m都寫成n之類的情況。
關(guān)于筆誤要注意的是:如果使用了計算法解幾何題,特別是解析幾何、復(fù)數(shù)這種很可能不是標(biāo)準(zhǔn)答案又計算量非常大的方法,一定要反反復(fù)復(fù)檢查筆誤!因為如果出現(xiàn)了一些筆誤,到底你是算出來的還是蒙的,就很難說清楚了;一旦被發(fā)現(xiàn),可能會扣比較多得分。
關(guān)于邏輯。一般來說,越簡單的題目,對邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)性要求越高;如果題目本身很難,可以適當(dāng)跳步。所以在寫第一題的時候,可能方法本身就沒幾行,要是一個關(guān)鍵結(jié)論不證明,當(dāng)然很可能掉分;就算是掉1分,也很痛苦。這里要注意,凡是非定理的結(jié)論都最好去證明,包括一些不難證明的結(jié)論,比如OI2=R2-2Rr,調(diào)和點列的性質(zhì)等等。
如果題目本身很難,比如你用了很多很多這樣的性質(zhì),也可以適當(dāng)不證一些結(jié)論。當(dāng)然,比較好的做法是如果最后還有時間,把沒證明的結(jié)論后面打個(*),把證明附在解答之后。
這里不得不說到偽證和漏步驟的問題了。我自己做題的做法是在草稿紙上打草稿時把重點的結(jié)論圈起來,這樣在寫證明的時候可以按照圈找回自己之前的思路,避免“忘記之前怎么做”的悲劇(在一道題目做了很久的情況下時常發(fā)生),同時也不容易漏掉關(guān)鍵步驟(比如,其實只需要取f(a)=f(b)帶進某個式子就可以顯然得到函數(shù)是單射的,但是沒有寫在卷子上,后面直接用,很可能會被扣一些分)。
偽證是成為高手的絆腳石。如果你在平時或者考試中經(jīng)常出現(xiàn)偽證,一定要引起足夠的重視——偽證一旦在重要考試中出現(xiàn),就會是很可怕的事情。這里要說的是,如果在卷子上寫了很多錯誤(或者沒用)的東西,不要著急劃掉,最好做個標(biāo)記,然后最后再做處理——因為你的這一部分過程很可能還是有道理的,如果做出來后發(fā)現(xiàn)還要重新抄一大段劃掉的東西就很虧了。
上面兩點大概是我覺得集訓(xùn)隊考試最需要注意的地方。針對這兩點,在訓(xùn)練的過程中一定要盡量模擬考試的時間和狀態(tài),并且耐著性子寫過程。
集訓(xùn)隊期間,往往會有很多誘惑——比如打牌,打游戲等等。我非常不建議有決心沖擊國家隊的選手沉迷于這些活動,最多考完試打打球,每個人有自己的娛樂方式,比如跑步、打球、做題等,要按照自己的節(jié)奏來,不要被本來不認(rèn)真考試的同學(xué)帶壞了。
最后講講集訓(xùn)隊里的體力和心態(tài)調(diào)節(jié)。
集訓(xùn)隊考試,是整個學(xué)術(shù)活動生涯里持續(xù)時間最長,也最壓抑的考試。可以說集訓(xùn)隊考試要褪一層皮是毫不夸張的(如果有第二輪的話就兩層……)。集訓(xùn)隊考試既是數(shù)學(xué)水平的較量,也是心態(tài)和體力的較量。
一般來說,集訓(xùn)隊考試進行到一半左右肯定會越來越疲憊,很可能狀態(tài)逐漸下滑。“一鼓作氣,再而衰,三而竭”,這樣的情況是正常的,所以要注意睡眠,保持規(guī)律的作息,多鍛煉身體,保持充沛的精力。如果覺得講座太多的話,可以放棄一些講座(其實很多講座的主要受眾是旁聽生啦)。當(dāng)然,我建議每天上午準(zhǔn)時起床,認(rèn)真做題,下午和晚上可以適當(dāng)放松,這樣更容易保持考試狀態(tài)。
關(guān)于集訓(xùn)隊考試期間的心態(tài),則比冬令營的兩場考試要復(fù)雜得多,也更考驗?zāi)婢骋幌驴箟旱哪芰Α?/p>
歷史上,波瀾壯闊的大翻盤常有。在最后一場考試之前永不放棄,不僅是一句口號,更是一種信念。事實上,在最后的大考結(jié)束之前,一切都是未知數(shù)。
事實上心態(tài)的調(diào)整不僅僅局限于集訓(xùn)隊測試中,也同樣存在于日常生活中。能在人生的低谷里不驕不躁,頂住壓力,臥薪嘗膽,最終走出黑暗,也是人生中重要的能力。
心態(tài)主要分兩部分:
之前考的較好的人,盡管知道自己有領(lǐng)先優(yōu)勢,也要不驕不躁,一定不要在考試中計算分?jǐn)?shù)!就算是最后一場考試有很大優(yōu)勢,也要全力以赴,絕不能掉以輕心一一那些沒改出來的考試的分?jǐn)?shù)都是未知的,不能想當(dāng)然的認(rèn)為自己進隊了就不努力了;再說了,進隊也有排名的嘛。
如果之前的發(fā)揮差強人意,一定不要給自己立flag。不要想著“要是拿不到3題我就進不了國家隊了”。題目的難度不可預(yù)測,說不定題目很難,其他人全都0分,你做出1題就進國家隊了呢?又或者,你之前估分為0的題目其實有4分,別人估分7的題目其實只有3分,這樣算下來你的成績并不算差。題目對每個人都是公平的,你覺得難,其他人肯定也覺得難。而萬一因為自己心理要求太高導(dǎo)致考試心態(tài)失衡,痛失好局,就后悔莫及了。
總之,還是那句話,把每場考試當(dāng)成第一場考試,把所有對手當(dāng)成自己,只要發(fā)揮出自己的水平,盡全力了,就算是沒進也沒有關(guān)系。再說了,要是盡全力還是沒法進入國家隊,那去IMO考試也只會壓力更大嘛。
Part3關(guān)于具體的備考
下面這些內(nèi)容主要針對自學(xué),如果你有一個會精心安排你的備考計劃的學(xué)術(shù)活動教練,下面的這些內(nèi)容僅供參考,主要還是要跟著教練的思路走。關(guān)于培訓(xùn),在這里我不作推薦,但是個人覺得如果可以的話最好還是要參加一些培訓(xùn),了解一下最新的題目和方法。
一、書和題
以下講的這些都是我自己聽過或者做過的書和題目,應(yīng)該大部分都可以在網(wǎng)上找到pdf版本,也算是打廣告啦)當(dāng)然,沒有提到的書和題很可能是沒有做過的。不敢枉加評價。一般來說,剛剛接觸學(xué)術(shù)活動的新人都需要一套系統(tǒng)全面的入門書籍,比如:《奧賽經(jīng)典》、《奧數(shù)教程》、《小叢書》等。對于這些書,如果可以的話當(dāng)然是選一套書慢慢啃,但其實幾乎沒有人能夠有毅力地踏踏實實做完一套這樣的“大部頭”......所以你可以先不這么“踏實”地先了解一下做題的方法,然后做一些題,不一定要做完所有習(xí)題。
在剛開始接觸新的領(lǐng)域的時候可以直接看例題的答案,但是最好每個題都要經(jīng)過一段時間的思考,至少也應(yīng)該知道自己沒有突破的地方在哪——那就是你能學(xué)到的新東西。要學(xué)會舉一反三,這樣很快就能掌握很多方法。
關(guān)于聯(lián)賽的模擬題,除了學(xué)校教練的題目,我只做過《中等數(shù)學(xué)》的模擬題(包括非增刊和增刊)。當(dāng)然,模擬題的難度總歸與真正聯(lián)賽可能會有差距,所以如果有些套題做下來點思路都沒有,很可能是題目確實難。不必太在意;但是如果是自己算錯的很多,就要找原因了。事實上,我自己的體會是,增刊模擬題一試平均分與真實聯(lián)賽的成績差距不會很大。可能模擬會稍難一些,但是真正考聯(lián)賽的時候會比較緊張,也有可能會出現(xiàn)低級失誤。
在稍稍進步一些之后,實際上你己經(jīng)可以做出一部分聯(lián)賽二試難度的題目了,但是穩(wěn)定性卻不能保證。這個時候,比較重要的是補充短板。可以看之后的具體分支中的書。
CMO的書籍,關(guān)于備戰(zhàn)二試較難的題目和CMO以上級別的考試,我強烈推薦單蹲的《數(shù)學(xué)學(xué)術(shù)活動研究教程》。盡管這本書不長,但其中很多章節(jié)里的思想很關(guān)鍵。盡管現(xiàn)在新的方法很多,很多很難的題目卻恰恰用的是老的方法。我覺得這本書是值得從頭到尾扎實地把所有題做一遍的。
《命題人講座》系列是一套補短板的好書,但也有不足一一部分書的部分章節(jié)太偏太難,可能更像是科普而非針對學(xué)術(shù)活動。我自己看過的書大概在之后寫了,其他的書就沒怎么看過了。
一些流行的期刊,比如《中等數(shù)學(xué)》等,可能會載有一些最新的題目和方法。我推薦大家在看書了解傳統(tǒng)的方法的同時,最好也要了解最新的題目與新興的方法。
之前說到過兩套所有人都要做的題目:《走向IMO》和IMO預(yù)選題。這兩套題目都非常好,在準(zhǔn)備CMO和TST時都可以做。IMO預(yù)選題大致按照難度排序,并且題目本身大都很優(yōu)美。(當(dāng)然,其中有些題目可能作為學(xué)術(shù)活動題確實過難了一些......)
當(dāng)然,題目看似雖少,如果給足時間做這些題目,實際上也需要不少時間。從IMO官網(wǎng)(www.imo-official.org)的problems里可以找到近年的IMO預(yù)選題(IMOshortlist)與多種語言的IMO真題。當(dāng)然,你也可以從官網(wǎng)里找到歷年考試的成績與選手的資料(包括照片哦),在做IMO題目的時候可以以此為參考。
二、專題
下面按照代數(shù)、幾何、數(shù)論、組合的順序給出一些具體的建議。
1.代數(shù)
主要的題型有多項式,復(fù)數(shù),數(shù)列,不等式,函數(shù)方程。關(guān)于代數(shù),個人認(rèn)為學(xué)一些數(shù)學(xué)分析和高等代數(shù)對代數(shù)感會有提高——有些題目會用到分析或者代數(shù)的思想,未來的題目也很有可能向著這個方向發(fā)展,所以有時間的話推薦大家學(xué)一些。系統(tǒng)講多項式和復(fù)數(shù)的書其實不多,《數(shù)學(xué)學(xué)術(shù)活動研究教程》里有講到一些。但我對復(fù)數(shù)和多項式的了解主要還是來自于題目。有一些特殊的多項式,比如Chebyshev多項式,還是要了解的。多項式另一個考點是多項式的數(shù)論性質(zhì),比如Hensel引理等,也要了解。
數(shù)列,要熟悉各種各樣的換元法和求通項公式的方法,能求出通項公式的數(shù)列往往可以通過通項公式大幅簡化問題。數(shù)列的另一種考法是與數(shù)論結(jié)合。比如像Fibonacci數(shù)列這樣的二階線性遞推數(shù)列有很好的數(shù)論性質(zhì),要專門研究。
不等式是一個大坑,種類繁多,套路復(fù)雜。拿到一個不等式,第一件事一定是猜取等,通過取等確定最基礎(chǔ)的方向一般來說,取等都是比較容易猜出的。比如若干取0若干相同;但是也有例外,比如不對稱的不等式和一些算常數(shù)的不等式。遇到不確定取等條件的不等式,最好先觀察有沒有簡化的方法:比如可以通過調(diào)整,讓最小者是0;對局部求導(dǎo),得到一些要滿足的性質(zhì)等等。
三元對稱不等式有一個很厲害的方法,就是配齊次,通分,展開,然后利用Schur不等式和Murihead定理一點一點消去一些項(當(dāng)然還有直接把一些平方展開可以得到的“自制”不等式),最后把它拆成若干個非負(fù)的東西之和就可以了。(一般來說,不等式都不會太強,一點一點來總能可以做出來的)當(dāng)然,現(xiàn)在考的三元對稱不等式越來越少了,一般也不會讓你可以這么暴力的解出,比如給一個很不友善的條件之類的(如a2+b2+c2=1讓你配不了齊次)遇到這種情況還是老老實實用傳統(tǒng)的不等式方法(均值,柯西等)做吧。
切割線法和局部不等式是解決問題的獨門秘籍。如果遇到簡單放縮無法奏效的情況,可以試著自己構(gòu)造,一個這樣的局部。
如果不等式中變元是分離的,可以考慮用karamata不等式和Jensen不等式,驗證一下凸性,說不定就做完了或者大幅簡化問題。
調(diào)整法很笨,但是有的時候卻能奏效。但是調(diào)整法要注意:如果要使用無限次的平均調(diào)整,一定要說明調(diào)整是作用在緊集上的,從而最小值點存在。另外,不是所有題都可以輕易地調(diào)整出來。如果調(diào)整法計算量不小的話,試試其他方法吧。
函數(shù)方程,是一個中國考察得比較少的方向,但是在IMO預(yù)選題代數(shù)里往往占據(jù)“半壁江山”。個人覺得函數(shù)方程是代數(shù)里很難提高的部分,不同題目的處理方法也不太有共通性。雖說本質(zhì)上就是不斷代入。但也有一些技巧,比如尋找函數(shù)方程的單調(diào)、單射滿射等性質(zhì);考察函數(shù)的值域,或者取函數(shù)的等于目標(biāo)函數(shù)的點的集合,刻畫集合的性質(zhì)以證明是全集:適當(dāng)給出變元間的關(guān)系使得等號兩邊部分項相等而消去;把較復(fù)雜的復(fù)合函數(shù)帶入,結(jié)合之前的結(jié)論變形消元等等。
代數(shù)歷來是中國的傳統(tǒng)強項與國內(nèi)學(xué)術(shù)活動中的一大考察重點。不過相對而言,代數(shù)對基本功要求較高,通過訓(xùn)練會有較大提高。
2.幾何
幾何與其他方向不同,有多種本質(zhì)不同的處理手段,最關(guān)鍵的是掌握多種手段解題——純幾何(包括幾何變換),三角,復(fù)數(shù),重心坐標(biāo)系,解析幾何。這里我不討論比較“奇怪”的幾何題,比如幾何不等式或者立體幾何。當(dāng)然主要原因是考得不多,我自己也沒有學(xué)過......純幾何法,簡單來說就是幾何的傳統(tǒng)方法一般標(biāo)準(zhǔn)答案一定會至少給出一個這樣的純幾何法,所以普適性最強。
關(guān)于純幾何,最權(quán)威的書或許是《近代歐氏幾何學(xué)》。這本書里記錄了很多很有趣的性質(zhì),但是對具體處理幾何題似乎幫助不大......不過有向角和有向線段的書寫在這本書里有,可以練習(xí)一下;另外,這本書里面講了很多關(guān)于反演的性質(zhì),如果你不熟悉反演變換,把這本書里面的性質(zhì)證一遍會熟悉很多。
反演是處理幾何題的常用手段,一般來說,在拿道題目之后都要檢測一下能不能通過反演大幅簡化問題。這是一個處理很多幾何問題的捷徑,必須要學(xué)會,也不算很難。
調(diào)和點列的性質(zhì)很多,也有很多很“套路”的題目可以用調(diào)和和配極做。關(guān)于這個,我印象里《中等數(shù)學(xué)》有一篇關(guān)于調(diào)和的文章講的比較詳細(xì)。
幾何的定理和構(gòu)型要熟悉。比如偽內(nèi)切圓,三角形五心的關(guān)系,Miquel點,帕斯卡定理、笛沙格定理等等。很多幾何題是基于這些構(gòu)型的,如果不熟悉的話非常吃虧。
純幾何大概能講的就這么多,最后要記住:如果做不出來,請畫一個標(biāo)準(zhǔn)圖,找相似、共線、共圓。大智若愚,往往做不出題的原因是你對這個圖形的結(jié)構(gòu)了解的還不夠深,只需猜到一些結(jié)論或許很快就能得到突破。
三角,是簡單幾何構(gòu)圖中計算起來最快的方法,也是覆蓋面最廣的方法,所以聯(lián)賽幾何經(jīng)常可以用三角做。三角法的技術(shù)含量其實不算很高,大概就是把角寫出來(這里可能要用角元梅、賽),然后用正弦、余弦定理表示邊,最后算出對應(yīng)的性質(zhì)。需要注意的是:和差化積、積化和差等三角變形公式必須非常熟悉。并且在處理具體問題的時候,一般來說乘比加的形式更漂亮,因為更容易消掉一些東西,所以在表示邊的時候盡可能少用余弦定理,余弦定理一般是最后帶入算。
另外,三角法有時要配合同一法。有時候一個角看似不好求,實際上就是已有角的線性表示,帶入之后一下就做出來了。所以在三角法陷入僵局的時候可以考慮帶入特殊角。
復(fù)數(shù)法。復(fù)數(shù)法其實適用范圍并不廣泛,但是有的題目用復(fù)數(shù)會遠(yuǎn)簡單——復(fù)數(shù)是做幾何題的獨門兵器。復(fù)數(shù)法一般來說只能適用于圓比較少的情況:因為給定3點求圓心坐標(biāo)很困難。一般來說,原點取一個圓的圓心,并把這個圓取成單位圓,這樣可以認(rèn)為圓上的點有zbar{z}=1。相似三角形用復(fù)數(shù)比較容易表示,但解兩條直線的交點比較困難。在計算的過程中,盡量把所有點都用單位圓上的復(fù)數(shù)表示,這樣取共扼只需要把里面所有單位圓上的復(fù)數(shù)z分別換成1/z即可。
在用復(fù)數(shù)法解題之前要先判斷一下計算的復(fù)雜度。一般來說,表示起來復(fù)雜的點不能太多,否則計算量會指數(shù)級增加。
重心坐標(biāo)系我不會,但似乎也有其用武之地,有興趣的同學(xué)可以自己了解。
解析幾何法。這是一種很暴力的方法,適用范圍最差,計算量最大。我?guī)缀鯖]見過有人可以用解析幾何做出CMO以上難度的題,就算有,用三角也可以比較快的做出來。當(dāng)然,有的題目用曲線系等“高級”解析幾何方法可以迅速做出,可以參考單增《解析幾何的技巧》。
處理一道幾何體,一般要先畫一個比較標(biāo)準(zhǔn)的圖,然后觀察是否有好的性質(zhì),估測各種計算法的復(fù)雜度,然后選擇一種方法做下去。特別要注意的是,在CMO與之后的考試中,如果點線之問的位置關(guān)系不確定。最好使用有向角與有向線段或者分情況討論(盡管一般是本質(zhì)相同的);特別的,在每個交點取出之前,一定要先詢問自己“是否有交點”,避免因為這樣的平凡情況被扣分。
中國國內(nèi)的考試對幾何的要求不算高,并且很多幾何題可以用“算”的方法解出,所以高手做幾何題往往更偏重計算法。(有一定原因是中國選手代數(shù)基本功較好)計算法的優(yōu)勢在于熟練之后所需時間比較穩(wěn)定。不容易卡殼。不過,IMO中較難的幾何題中有不少通過計算法很難解出,中國隊就普遍做的不好。所以我更推薦大家在學(xué)習(xí)幾何的時候計算、純幾何方法都要熟練,運用“綜合法”解題,這樣才更容易穩(wěn)定發(fā)揮。
3.數(shù)論
數(shù)論題目主要分成3類:傳統(tǒng)型數(shù)論、估計型數(shù)論、結(jié)合型數(shù)論。傳統(tǒng)類的數(shù)論主要用同余,階與原根,Pell方程,二次剩余來處理。我自己看的是潘承彪和潘承洞的《初等數(shù)論》的前面一部分章節(jié),其實己經(jīng)足夠了。稍高級的技巧,比如關(guān)于素數(shù)分布、連分?jǐn)?shù)的結(jié)論,其實也可以學(xué)學(xué),在有些題目里會有幫助。傳統(tǒng)類的數(shù)論中國人比較擅長。這一類的數(shù)論套路有限,多做一些題就可以了。另外,命題人講座里的《初等數(shù)論》也不錯,題目難度適中。不過這一類題目出現(xiàn)的頻率與難度目前在逐漸下降。
LTE引理很有用,算是一個“黑科技”,一定要熟練掌握。關(guān)于n!里素數(shù)的指數(shù)以及組合數(shù)里的數(shù)論性質(zhì)也要熟。
估計型數(shù)論是最近出現(xiàn)的比較新穎的題目,一般是對一些量算兩次比如:Bertrand-Chebyshev定理和有關(guān)素數(shù)分布的結(jié)論的證明。在我的印象里,估計方法在處理square-free的時候很好用,但很多估計類題目其實并不算明顯——很多題目使用估計的想法出其不意,要是沒有往這方面想,就很難做出了。同時需要記住一些關(guān)于素數(shù)的結(jié)論,比如素數(shù)倒數(shù)和發(fā)散等等。
結(jié)合型數(shù)論,其實近年考的也不少,主要是與組合或者代數(shù)結(jié)合。(IMO2016T3連幾何都結(jié)合了起來,很有趣)
與代數(shù)結(jié)合的數(shù)論有整值數(shù)列,數(shù)論函數(shù)方程,整系數(shù)、整值多項式等。這一類題目有自己獨特的處理方法,要專門尋找并練習(xí)。
與組合結(jié)合的數(shù)論題不少。這一類題目實際是“披著數(shù)論皮的組合”,在處理中常使用用抽屜原理、構(gòu)造法等方法來解決。中國剩余定理往往在其中扮演了重要角色。
另外,還有一種整體思考類型的數(shù)論題目,最典型的題目是:“在2n-1個整數(shù)中總可以取出其中n個數(shù),其和為n的倍數(shù)”(Erdos-Ginzburg-Ziv定理)。第一次見到這種方法肯定會覺得不可思議,但這種方法其實是證明存在性的一種較常見的手段。
綜合型數(shù)論近年來在數(shù)論題目中出現(xiàn)的比例越來越高。事實上,跨分支出題是近年來的命題趨勢。所以要提升自己的知識的綜合運用能力。
4.組合
組合,大概就是前面三個分支的補集吧。做過IMO預(yù)選題的同學(xué)都知道組合的厲害——組合是四個分支中平均難度最高的分支,方法紛繁復(fù)雜,不易分專題訓(xùn)練:有人笑稱一些組合題是“小學(xué)奧數(shù)”,其實有一定道理——很多組合題并不需要很多前置知識,答案也只有寥寥數(shù)行,卻有很高的本質(zhì)難度。所以組合題的訓(xùn)練是四個分支中最困難的,做組合題很依賴大腦中的“靈光一現(xiàn)”。當(dāng)然,也正因為做組合題的方法較多,如果嘗試某種方法久而未果,最好嘗試新的方法,很可能會有收獲。關(guān)于組合,我大概能想到的專題有圖論,集合,組合幾何,組合恒等式,母函數(shù)以及其他雜題。圖論,個人覺得Bondy,和murty的《GraphTheorywithApplications》是不錯的教材,這里面己經(jīng)有足夠應(yīng)付學(xué)術(shù)活動的性質(zhì)和定理了:命題人里的《圖論》也不錯。當(dāng)然,只看這樣的書并不能熟悉真正的題目,我強烈推薦大家找本俄羅斯數(shù)學(xué)奧林匹克(RMO)的書來,找到里面所有的圖論題來做。
關(guān)于集合的問題出現(xiàn)的很多,但是方法其實與其他組合題差不多,有一些可以用圖論里的方法。如Hall定理:另外一些題目可以用歸納法或者極端原理。集合里也有一些值得注意的定理,比如Sperner定理,有很多不同的證明,最好都要了解(因為有很多題目可以用類似定理某種證明的方法做出)。
組合幾何,命題人講座的那本還不錯,但我也只是翻過。組合幾何類型也很多,包括棋盤問題和格點問題,主要還是需要做大量的題目來熟悉學(xué)術(shù)活動題在考什么。
組合恒等式其實更多的時候主要采用代數(shù)或者數(shù)論的方法解決,只有少數(shù)組合恒等式可以用“組合”來解決。推薦(研究教程》里組合恒等式和母函數(shù)的章節(jié)。
母函數(shù),有一本很不錯的講母函數(shù)的書,是Graham,Knuth,Patashnik寫的《ConcreteMathematics》。其中講特殊數(shù)列,母函數(shù)和母函數(shù)的應(yīng)用的部分非常詳細(xì),但缺點是比較長。當(dāng)然如果沒有這么多時問,單蹲的《母函數(shù)》也不錯。
其他題就歸結(jié)為雜題了。雜題類型很多,沒有什么固定的方法,只能多做題尋找其中的規(guī)律。
特別的,我要提一下代數(shù)方法(比如線性代數(shù)法,組合零點定理等)以及概率方法。這些“新穎”的方法容易被忽視,但卻有其用武之地,有興趣的同學(xué)可以自己研究一下。(tips:在AOPS上找IMO2012T3和IMO2014T6,有驚喜)
關(guān)于組合題,我強烈推薦RMO的題目。RMO里的組合題都非常好,不算很難,但是用到了很多方法。RMO的題目一般偏重幾何和組合,代數(shù)和數(shù)論會相對簡單一些。除了RMO,莫斯科數(shù)學(xué)學(xué)術(shù)活動,圣彼得堡數(shù)學(xué)學(xué)術(shù)活動,全蘇奧林匹克學(xué)術(shù)活動等學(xué)術(shù)活動題目風(fēng)格類似,也非常優(yōu)秀。
Part4總結(jié)和感謝
如果大家認(rèn)真地看完了之前寫的一切,可能會有些迷茫,也可能有點暈。不過沒事,其中的很多東西可能暫時不會用到,可以之后再看。由于筆者水平有限,文章的邏輯有些混亂。內(nèi)容也只是“填鴨式”地把我能想到的東西都寫了出來:但其中,每一行字都是筆者的經(jīng)驗之談。很多簡短的話語中飽含了血的教訓(xùn)!希望大家能盡可能地理解我想表達的意思,在學(xué)術(shù)活動路上找到屬于自己的天空。
最后,感謝一路陪伴的同學(xué)、老師一是你們的存在讓我的學(xué)術(shù)活動之路如此豐富多彩;特別感謝2017年中國國家隊教練組老師們的辛勤付出,老師們辛苦了!

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