欢迎来到“考虑更广泛的问题”!
你已经学过如何整理和处理信息来拆解谜题或数学难题。但在现实世界中,问题可不会乖乖待在那里不动!有时候情况会发生变化,或者我们用来解决问题的“模型”需要多一点点调整,才能够准确适用。在本章中,我们将学习如何综观“大局”,并在事情变得更复杂时,调整我们的解决方案。
4.1 识别问题变动的影响
想象一下,你已经规划好一条完美的路线,可以在 20 分钟内到达学校。你解决了这个问题!但突然间,你从新闻得知主干道上的大桥因为维修而封闭了。你的方案不再完美。这就是我们所说的考虑情境变动的影响。
什么是“情境”?
情境 (Scenario) 就是问题存在的背景或规则设定。如果你改变了其中一条规则或背景条件,问题的答案也可能会随之改变。
如何应对变动
当变动发生时,你需要依照以下步骤处理:
1. 识别变动: 具体哪里不同了?(例如:道路封闭了)。
2. 找出影响: 这些变动如何影响你的变量?(例如:车程增加了 15 分钟)。
3. 调整方案: 原本的答案还适用吗?如果不适用,新的答案是什么?(例如:我必须提早 15 分钟出门才能准时到达)。
现实案例:
一位剧院经理安排了三场演出,分别于 18:00、19:00 和 20:00 开始。然而,市府宣布有一场大型游行,将导致街道封闭直到 18:30。经理必须考虑其影响:如果第一场演出照常在 18:00 开始,根本没人能到达剧院!因此,经理必须调整方案,将所有演出时间向后顺延。
快速复习箱:
当情境改变时,别慌!只要问自己:“这个新消息如何改变我已经计算出来的数据?”
4.2 建立模型
如果“模型”这个词听起来很像科学实验室里的术语,别担心。在解决问题 (Problem Solving) 中,模型只是一套用来呈现现实情况的规则或公式。
识别需要包含的特征
有时候,模型会过于简单,忽略了重要的细节。你的工作就是识别情境中需要加入的特征,使模型更完善。
类比:
把模型想象成一幅房屋的画。如果你的画只画了门窗却忘了画屋顶,这就不是一个好的房屋“模型”!为了把它画好,你必须意识到“屋顶”是一个必须包含在内的特征。
调整模型
一旦你发现了新特征,就必须调整模型将其纳入。这通常涉及增加新的计算或新的规则。
例子:出租车车资
想象一家出租车公司有一个简单的价格模型:\( \text{Price} = \$2 \text{ per kilometer} \)。
然而,你注意到即使是极短的车程,司机也会收取至少 $5 的费用。目前的模型并没有显示这一点!要调整模型,你需要加入“基本费用”这个特征:
\( \text{Price} = \$5 + (\$2 \times \text{kilometers traveled}) \)
应避免的常见错误
1. 过度复杂化: 只加入与问题相关的特征。如果出租车的颜色不会影响价格,就不要把它加进模型里!
2. 忽略限制: 永远要检查你的新模型是否仍然符合题目给出的原始数据。
重点总结
建立模型是一个两步骤的过程:首先,找出遗漏的地方(识别特征);其次,弄清楚如何将其编入你的规则中(调整模型)。
章节总结
在本节解决问题的学习中,我们了解到:
• 问题很少是一成不变的;情境的改变需要对解决方案进行调整。
• 模型是运用规则或数学对现实情况的呈现。
• 若要改进模型,我们必须识别遗漏的特征,并将其整合进我们的计算中。
你知道吗?
电子游戏设计师经常使用模型!他们建立“物理模型”来决定角色如何跳跃。如果跳跃的感觉太过于飘浮,他们就会调整模型,更改重力变量,直到跳跃感变得恰到好处。
记忆小撇步:“裁缝”技巧
把解决问题的人想象成一位裁缝。如果“顾客”(情境)长高了,“西装”(解决方案)就必须调整以合身。如果西装少了一个口袋(特征),裁缝就必须缝上一个口袋(建立模型)!