歡迎來到「考慮更廣泛的問題」!

你已經學過如何整理和處理資訊來拆解謎題或數學難題。但在現實世界中,問題可不會乖乖待在那裡不動!有時候情況會發生變化,或者我們用來解決問題的「模型」需要多一點點調整,才能夠準確適用。在本章中,我們將學習如何綜觀「大局」,並在事情變得更複雜時,調整我們的解決方案。

4.1 識別問題變動的影響

想像一下,你已經規劃好一條完美的路線,可以在 20 分鐘內到達學校。你解決了這個問題!但突然間,你從新聞得知主幹道上的大橋因為維修而封閉了。你的方案不再完美。這就是我們所說的考慮情境變動的影響

什麼是「情境」?

情境 (Scenario) 就是問題存在的背景或規則設定。如果你改變了其中一條規則或背景條件,問題的答案也可能會隨之改變。

如何應對變動

當變動發生時,你需要依照以下步驟處理:
1. 識別變動: 具體哪裡不同了?(例如:道路封閉了)。
2. 找出影響: 這些變動如何影響你的變數?(例如:車程增加了 15 分鐘)。
3. 調整方案: 原本的答案還適用嗎?如果不適用,新的答案是什麼?(例如:我必須提早 15 分鐘出門才能準時到達)。

現實案例:
一位劇院經理安排了三場演出,分別於 18:00、19:00 和 20:00 開始。然而,市府宣佈有一場大型遊行,將導致街道封閉直到 18:30。經理必須考慮其影響:如果第一場演出照常在 18:00 開始,根本沒人能到達劇院!因此,經理必須調整方案,將所有演出時間向後順延。

快速複習箱:
當情境改變時,別慌!只要問自己:「這個新消息如何改變我已經計算出來的數據?」

4.2 建立模型

如果「模型」這個詞聽起來很像科學實驗室裡的術語,別擔心。在解決問題 (Problem Solving) 中,模型只是一套用來呈現現實情況的規則或公式。

識別需要包含的特徵

有時候,模型會過於簡單,忽略了重要的細節。你的工作就是識別情境中需要加入的特徵,使模型更完善。

類比:
把模型想像成一幅房屋的畫。如果你的畫只畫了門窗卻忘了畫屋頂,這就不是一個好的房屋「模型」!為了把它畫好,你必須意識到「屋頂」是一個必須包含在內的特徵

調整模型

一旦你發現了新特徵,就必須調整模型將其納入。這通常涉及增加新的計算或新的規則。

例子:計程車車資
想像一家計程車公司有一個簡單的價格模型:\( \text{Price} = \$2 \text{ per kilometer} \)。
然而,你注意到即使是極短的車程,司機也會收取至少 $5 的費用。目前的模型並沒有顯示這一點!要調整模型,你需要加入「基本費用」這個特徵:
\( \text{Price} = \$5 + (\$2 \times \text{kilometers traveled}) \)

應避免的常見錯誤

1. 過度複雜化: 只加入與問題相關的特徵。如果計程車的顏色不會影響價格,就不要把它加進模型裡!
2. 忽略限制: 永遠要檢查你的新模型是否仍然符合題目給出的原始數據。

重點總結

建立模型是一個兩步驟的過程:首先,找出遺漏的地方(識別特徵);其次,弄清楚如何將其編入你的規則中(調整模型)。

章節總結

在本節解決問題的學習中,我們了解到:
• 問題很少是一成不變的;情境的改變需要對解決方案進行調整
模型是運用規則或數學對現實情況的呈現。
• 若要改進模型,我們必須識別遺漏的特徵,並將其整合進我們的計算中。

你知道嗎?
電子遊戲設計師經常使用模型!他們建立「物理模型」來決定角色如何跳躍。如果跳躍的感覺太過飄浮,他們就會調整模型,更改重力變數,直到跳躍感變得恰到好處。

記憶小撇步:「裁縫」技巧
把解決問題的人想像成一位裁縫。如果「顧客」(情境)長高了,「西裝」(解決方案)就必須調整以合身。如果西裝少了一個口袋(特徵),裁縫就必須縫上一個口袋(建立模型)!