英国IMC数学竞赛考试浅谈(2)——题型介绍(代数、数论篇)

距离2022年IMC正式考试还有3周的时间,IMC2022将于2月的2日和3日开始。届时,同学们将为了为数不多的复赛名额和金牌展开竞赛。而在此之前,我们必须为了考试做出充分准备,正所谓,"知己知彼,百战不殆"。所以,我们必须先要了解IMC的主要题型结构和针对各种题型的复习技巧,以便于做到提高复习效率,考试多拿分,少丢分。

作为一项国家级别的奥林匹克数学竞赛,IMC的考题难度适中,主要考验学生的思维逻辑能力和一定的计算能力,当然,它最后的难题也需要学生具有一定的超前学习能力,即需要学生掌握一些更高年级的知识点或者解题思路,才能在竞赛中脱颖而出,获得高分。

首先,通过对于过去20年IMC竞赛题的研究,我基本上将IMC竞赛的题型主要分为以下五大类

1.数论:数学理论或在较旧的使用中,叫做算术,是专门研究整数的纯数学的分支。它有时被称为“数学女王”,因为它在原理中的基础地位。数理论家研究质数以及由整数(例如有理数字)制成的对象的属性或定义为整数的概括(例如,代数整数)。

整数可以自己考虑或作为方程(Diophantine几何)的解决方案。通过研究以某种方式(分析数论)编码整数,素数或其他数论理论对象的分析对象(如Riemann zeta函数),通常最好地理解数论中的问题。人们还可以研究与有理数相关的实数,例如,由后者近似(Diophantine近似)。

众所周知,数学史上著名的奇才例如欧拉,高斯等人,在他们少年时期就展现出对于数论领域的独有天赋,所以数论在英国被视作能够检测思维能力的试金石。与此同时,数论中例如素数的研究,中国剩余定理以及丢番图方程等内容,都是不会在英国的初高中数学大纲中出现的内容,这就需要学生们自己寻找大量的资料,通过老师们的帮助,探索数与数的关系,解决一些简单的数论问题。

2.代数:代数是研究数、数量、关系、结构与代数方程(组)的通用解法及其性质的数学分支。初等代数一般在中学时讲授,介绍代数的基本思想:研究当我们对数字作加法或乘法时会发生什么,以及了解变量的概念和如何建立多项式并找出它们的根。代数的研究对象不仅是数字,而是各种抽象化的结构。在其中我们只关心各种关系及其性质,而对于“数本身是什么”这样的问题并不关心。常见的代数结构类型有群、环、域、模、线性空间等。(在IMC题中,可能会考到关于图论以及线性空间的内容)

用通俗的语言解释什么是初等代数,就是说:如果我们将算术定义为分别研究苹果、梨、橘子、葡萄等各有什么特点,那么初等代数就是研究水果的共性。

而在IMC中,代数的题目一般以多项式的形式,或者以多元高次不定方程的形式出现。用来考察学生的代数基本功以及观察能力,大家要牢记代数基本定理,明确方程与未知数必须满足怎样的关系才可以求解,这些问题是我在课上反复强调的,我们在考试中遇到了也不容有失。对于我们来说,属于比较稳健的得分点,希望大家多加小心,对于多解、重复解问题要考虑周全,拿到全分。

关于代数和数论的部分,同学们需要巩固基本功,熟练最底层的计算原理和运算规律,这样解题时就会显得游刃有余。五大类题型中的其他三个部分,分别是几何类问题文字逻辑类问题以及创新思维题,我将在下一期的浅谈中为大家详细解读。同学们在复习中遇到了这些方面的困难,也可以私信我求助,希望大家可以好好复习备战。

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