¿Cuáles son algunas buenas estrategias para avanzar cuando te quedas atrapado en un problema?

Después de ser un estudiante universitario de física y matemática y luego de graduarme de física de TA, aquí hay algunos consejos que he encontrado útiles para mí y para otros. Comienzo con trucos psicológicos porque bueno … ¡las matemáticas y la física pueden ser muy intimidantes! Siempre hago lo mejor que puedo cuando veo conjuntos de problemas como juego, una oportunidad para explorar.

Trucos psicológicos:

  1. Baje el lápiz y simplemente mire el problema . Recibí este consejo de mi primer profesor de matemáticas en JHU (como estudiante de matemáticas). Estaba aturdido Estaba pagando como 40k $ por esta educación y el consejo de mi profesor era ¿parar y mirar? Pero santa mierda! Una vez que comencé a hacerlo, era muy creativo y casi siempre podía encontrar ese lindo e intuitivo salto que me faltaba. Mirar fijamente. ¡Espere que le tome 10 minutos o más sin lápiz!
  2. Deshazte del lápiz y usa un bolígrafo . Esto realmente me ayudó también. Dejé de intentar obtener la respuesta correcta la primera vez en la hoja de papel que iba a entregar. Resolvería cada problema en papel de borrador con un bolígrafo, sin miedo. Trabajando en la pluma, me dio esta actitud de “FU mundo, soy un mofo” y me ayudó a probar cosas nuevas y nuevas formas de ver el problema.
  3. Date suficiente tiempo . No aprendes nada corriendo a través de los problemas. ¡Tómate tu tiempo y diviértete!

Trucos computacionales:

  1. Resuelva un problema más simple primero. Si le pido que demuestre que 1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 … diverge, recuérdese por qué 1 + 1/4 + 1/9 + 1/16 … no lo hace. Esto le recuerda las herramientas que tiene disponibles (¡y que puede hacerlo! ).
  2. Revisa tus límites . Si le pido que calcule la probabilidad de que N lanzamientos de monedas justos consecutivos sean todos cara, asegúrese de que su respuesta esté siempre entre 0 y 1
  3. Verificar casos limitantes. En el ejemplo anterior, ¿su respuesta coincide con su intuición para N = 0? N = 1? ¿Qué pasa con N–> infinito?
  4. Use contraejemplos comunes. ¿Su respuesta acaba de refutar los últimos 100 años de física? Está bien, probablemente esté mal. Esto me parece más útil en matemáticas (cosas como Cantor establecido para análisis real), pero a veces invoco propiedades divertidas como la temperatura negativa en los sistemas de espín.
  5. Revisa tus unidades . Casi todas las respuestas en física se ven así “(factor numérico complicado) * (conjunto de constantes fundamentales que podrías haber adivinado)”. Obtener esos factores numéricos correctos no es tan importante como las constantes. ¡Nunca estropee las unidades porque son muy fáciles de verificar! A lo largo de este hilo, al resolver PDE o integrales difíciles, tenga en cuenta todas las cosas de física y déjese con una integral de aspecto limpio que puede buscar.
  6. Ruffle a través de su caja de herramientas. Esto se aplica principalmente a problemas matemáticos. Tratando de probar a ^ p = a mod p? Si bien este es un problema de “teoría de números”, también es un problema de teoría de grupos. ¿Qué pasa con la prueba por contradicción? Busque la interpretación de cada pieza y reformule. Aquí está mi ejemplo favorito: probar 2 ^ n = \ sum_k “n Choose k”. Bueno, el RHS cuenta todos los conjuntos de elementos k que puede hacer a partir de n elementos, y 2 ^ n es cuántos elementos hay en el conjunto de potencia. Voila! Sin inducción, sin álgebra espantosa.

Si no llega a ningún lado con el problema, déjelo a un lado y trabaje en algo que no esté relacionado durante unas horas antes de volver a intentarlo. Otros consejos generales, citaré de xkcd “si alguna vez te encuentras levantando el registro (cualquier cosa) ^ e o sacando la raíz de algo, coloca el marcador hacia abajo y lejos de la pizarra, algo ha salido terriblemente mal” . Si generalizas eso, es un buen consejo. Hay todo tipo de expresiones matemáticas que pueden parecer “antinaturales” y le dirán si cometió un error en sus matemáticas en lugar de los conceptos. (es decir, si configura el problema correctamente, pero suelta un signo negativo) El problema es que debe saber qué buscar. A nivel de pregrado en física, aquí hay algunos consejos para detectar errores en sus matemáticas:

1) Expresiones masivas que simplemente no se simplificarán.
2) Integrales insolubles cuando se le pide que encuentre una solución analítica (esto daría una fuerte pista de que probablemente haya una mejor manera de pensar sobre el problema que lo que está haciendo). La mayoría de los profesores no son lo suficientemente malvados como para darte un problema verdaderamente imposible.
3) Cualquier matemática que esté muy por encima del nivel utilizado en la clase. Si te encuentras tratando de resolver un contorno integral en física 101, te has perdido algo por completo.

Qué hacer cuando detecta estos problemas. Comience de nuevo el problema. Prueba cosas diferentes. Busque ejemplos similares, en línea si es necesario, pero desea asegurarse de que realmente comprende lo que está sucediendo. Si está realmente atrapado, hable con un profesor u otros estudiantes.

Lea “Cómo resolverlo” de G. Polya

Es un gran librito. Aquí está el resumen de su método de cuatro partes. Pero es mejor si lees el libro.

http://www.math.utah.edu/~pa/mat

Especialmente si está atrapado, consulte su diccionario de heurística: ¿puede resolver un problema análogo? ¿Puedes generalizar el problema y resolverlo? ¿Puedes cambiar el problema de alguna manera por uno que puedas resolver? ¿Puedes trabajar hacia atrás desde la solución (si es conocida) hasta algún punto conocido? ¿Puedes dividir el problema en piezas más pequeñas? ¿Puedes resolver una versión especializada del problema? ¿Puedes resolver el problema generalizando a partir de algunos casos específicos?

Y otros. Pruébalos todos. Y si todo eso falla, entonces, como dijo Polya, hay un problema más fácil que puede resolver: encontrarlo.

En caso de duda, realice una expansión de la serie Taylor.