方程,理应重新定义

在我国的小学数学教课书中,在“简易方程”单元的开头,大都会醒目地写着“含有未知数的等式,称为方程”。如图,人教版小学数学五年级上册教材,“方程”二字特意用红色大字标出,即告知这是方程的定义。

那什么是方程?根据教材定义可知——含有未知数的等式,称为方程。含有:里面有;等式:左右相等、天平、=;那未知数呢?什么叫未知数?通过教材很明显可以知道x、y是未知数。那是不是可以把未知数替换成字母,即“含有字母的等式,称为方程”。

可是,字母未必都是未知数呀!含有字母的等式,有很多种类,同样是含有字母的等式,未必都是方程。

1、字母泛指任意数。例如:描述加法交换律的式子a+b=b+a,也是含有字母的等式,但并不是方程。

2、字母表示某一类数。例如:三角形面积计算公式是S=1/2ah,其中a是底边长度,h是高,这个等式也和方程没有关系。

3、字母表示变量。例如:函数也是含有字母的等式:s=vt,y=1/x等,虽然可以看着是某曲线的方程,但一旦作为函数进行研究,在意义上与方程是不相同的。

……

其实,用x=1就足以说明教材中关于方程的定义是不恰当的。很明显,因为方程的核心是“求未知数”,是作为一种模型的方程是为了让人们去“解”的,所以,谈方程,必须的说到“求出未知数”。


那方程的定义应该是怎样的呢?

那应该通过方程二字的来由说起——方程两个字,西方是没有的,西方有的只是“等式”,英文是equation。方程两个字是来源于我国的《九章算术》中的解线性方程组,方程中的“方”的意思是说,把线性方程组的系数排成一个方阵(由系数与常数构成的方阵);“程”的意思是按照一定的程式进行运算的过程(程就是程式),合起来可以说是矩阵的初等变换,也就是加减消元法。即方程的本义是列成方阵作程式化求解。所以教材中不该狭隘地理解为“含有未知数的等式”。同时,根据“方程”二字的由来,我们可知,方程本来就是我们中国人创立的一个概念,那理应要基于我们自身文化的理解。

那基于此,如何该给方程下定义呢?一个好的定义,最好是能够帮助人们进行理解的,正如认识一个人,光靠一张照片是不够的,最好有一份简历。好的定义是要能够揭示所定义对象的本质。数学大师关肇直先生说过:“在一些问题中,有些量是已知的,有些量是未知的,根据问题的内容,可以知道未知量与已知量之间的关系,从而可以由这个关系从已知量计算出未知量,这就是解方程的问题”。虽然,关先生把方程的本质、定义说的非常透彻,但是因为字数的原因,并不适合直接拿到小学教材中用。于是,张奠宙先生就代替性地认为方程的定义应该是:“方程是为了寻求未知数,在未知数和已知数之间建立起来的等式关系”。这样的定义,即把方程的核心价值——寻求未知数提出来了,又明确方程是一种关系,其特征是“等式”,这种关系把未知数和已知数联系起来了,同时,人们借助这层关系可以找到我们需要的未知数。

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