�W 計算の手間の評価と計算技術の習得
(1) 計算力の重要さを知れ ↓
計算力は、
思考力やセンスと同様に大切であり、
それらは互いに関連した力である。
というのは、
計算がしっかりできる人は、
計算をしながら、
先を洞察していくことができ、
その結果推理する力も生じてくるからだ。
 計算の達人とは、
正確で速い計算力を有するコンピュータみたいな人か、
または、必要最小限の計算だけで
計算を済ませることができる人のことである。
当然、後者を目指せ。
そして「計算の手間を考えてから
解法を決定する」
ということを勉強しなければならない。
(2) 計算間違いをしないためには






計算間違いが多い個所には、次のものがある。
[1] 四則演算
[2]分数式における通分
[3]無理数、指数、対数の計算
[4]3角関数の計算
[5]微分
[6]積分
[7]行列の演算
これ以外に、各人の心構えの範疇(ハンチュウ)に属するものに、
[8]かっこを外す際の符号ミス
[9]絶対値を外す際のミス
[10]添え字ミス
[11]書き間違え
[12]写し間違え
 上のどれかをしている最中に、ミスを犯すのである。
そこで、その犯しやすい個所を
なるべく避けてとおる、
または、計算量を減らす工夫
をするべきである。
そのためには、
次のことを考えなくてはいけない。
(1) 思いつく解法のあらすじを
ごく簡単に箇条書きにする。
(2) 上述の解法を用いた際に要する
計算量と時間を見積もる。
(3) 計算量を減らす手だてを考える。
そのためには
  [a]図を使って計算を省けないか。
  [b]置き換えをすることによって、
大変な計算を少しでも楽にできないか。
例えば、
分数、無理数、指数、対数絶対値記号、微分、積分
などにおいて。
(4) 計算をする代わりに、
理論的に議論することで決着がつけられないか。
(5) 場合分けをして、
各場合の計算が楽にならないか。
(6) 対応、対称性、周期性などの規則を捉えて、
体系的に計算することができないか。
(7) 適切な媒介変数を導入し、
計算量を減らせないか。
(8) 公式を間違わないように使うために、
扱っている素材が標準形に直されてあるか。
例えば、接線の方程式や、単振動の合成。
(9) 幾何学的知識に基づき計算量を減らせないか。
例えば、
相似比、正射影、拡大や縮小の比率
を利用する。
(10) 適切な記号や座標を導入し、
計算を減らせないか。
(11) 対称性があるときに、
“同様に”ということばで逃げられないか。
(12) “一般性を失うことなく”という言葉を使うことによって
同様の計算の繰り返しを避けられないか。






(3) 検算する習慣をつけよう
多くの場合、検算する余裕はない。
だから、答えが怪しいと思うものだけを
検算することが能率的である。
(1) 答えが不自然なものはないか。
すなわち、√5615 などは、めったに出てこない。
出てくる無理数の80%以上は
√2か√3である。
(2) 答えが妥当性のあるものか否か。
例えば、sinの値が1.2になったり、
面積が負の値になったり、
確率の値が1を超えたり。
(3) 全ての場合の検算をするのが大変なときは、
特別の場合についてだけでも
チェックしておくことが大切である。
�X テーマ別に解法を整理しよう
 数学の問題を解く力と、
授業中(または参考書を読んで)解答を理解する力
とは少し違いがある。
当然、前者は即得点につながるが、
後者は必ずしもそうではない。
何故このような悲劇が生ずるのか、
その原因を考えてみよう。
このようなタイプの生徒はおおむね真面目だが、
応用が効かなかったり、
柔軟性に欠けていたりする。
授業で解説された問題を少し変えて出題されると,
その少しの変化についていけなくなる。
すなわち,問題の形式的な少々の変化が,
本質を大きく左右し,
解法を大はばに変えなくてはならないことがある。
だから本質を見抜く力(II)や
柔軟な思考力(�V)を
養っておかなければならないのだ。
そのための対策として,
テーマ(分野, トビックス,シヤンル)別に
解法を整理しておくのがよい。
例えば“関数と変域が与えられているとき,
その最大値,最小値を求めよ”
という最大値,最小値問題について考えてみよう。
(1) その関数の変数が1個なのか複数個なのか
(2) その関数の次数が
1次なのか,2次なのか,3次なのか,
それ以上なのか。
または,
分数関数,3角関数や,対数関数,……
なのか
(3) その関数には
何らかの意味で対称性がないか
(4)変域が閉区間なのか,開区間なのか。
2変数関数ならば,
変域がxy平面上の円(だ円)周上か,
円(だ円)の内部なのか,
それとも長方形か,ひし形か,
それ以外の領域なのか
上述の事柄をチェックした後,
10通り以上もある最大値。
最小値問題の解法を決定していくのである。
すなわち,問題文の少々の違い
(実は本質的な違いになり得る)を
見逃さないで,
個々の問題の本質にかなった最良の解法を
決定しなければならない。
参考のために
最大値・最小値問題の解法パターンを列挙してみよう。
A 1変数のとき
:y=f(x),a≦x≦b
 (1)f(x)が1次関数のとき,f(a),f(b)の大きい方が最大値
 (2)f(x)が2次関数のとき,平方完成
 (3)f(x)が3次以上の関数のとき,
   [a]微分して,増減表を書く
   [b]変数を置き換えて,次数を減らす工夫をする(合成関数にする)
 (4)3角関数のとき,単振動の合成や変数変換をする。
 (5)相加・相乗平均の関係を利用する。
上述のように変数が一つの関数y=f(x)でさえ,
いくつもの解法があり、
与えられた問題の条件の微妙な変化をしっかり見抜き,
その問題にはどの解法を用いるかを
判断しなければならないのである。
 変数が2個以上ある関数,
例えばz=f(x、y)の最大値・最小値問題
においてもその解法は
5, 6通りもあるのである。
B 2変数のとき
:z=f(x、y)
 (1)変数変換する
   [a]x+y=s、xy=tとおく
   [b]x=cosθ,y=sinθとおく
   [c] その他の置き換え
 (2)変域を表す領域と,
z=f(x、y)のzを媒介変数とみなしたときの
直線(または曲線)群が共有点をもつような
zの最大値(または最小値)を求める。
 (3)2変数xまたはyの一方を固定し(例えばyを固定),
xだけの関数とみなし,
xを変城内で動かしたときの
最大値(または最小値)を求める。
次にyを変数として含む最大値の中の最大値を,
yを変化させることによって求める方法
 (4)絶対不等式
(相加・相乗平均の関係や
コーシー・シュワルツの不等式etc.)
を利用する方法
 (5)ベクトルの内積を利用する方法
だから,まずそれらの解法を十分に理解し,
その後,どのような点に注意すれば解法が決定できるのか
のノウハウをもマスターしなければならない。
一つのテーマで数多くの解法があるのは,
特に次のものがある。
�@ 不等式の証明法
�A最大値・最小値問題
�B軌跡の問題
�C立体の体積の問題
�Dものの個数を数える問題
�E整数問題
�F微分方程式の解法
�G漸化式から一般項を求める問題
�H図形に関する問題
 勉強したら、しただけデキルようになるような
学習法を自分の手で確立しなければならない。
そして能率的な学習をし,
将来立派な学力を身につけてほしい。
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