摘 要: 數(shù)形結(jié)合就是把抽象的數(shù)學(xué)語言與直觀的圖形結(jié)合起來,通過數(shù)與形之間的對應(yīng)和轉(zhuǎn)化來解決數(shù)學(xué)問題,它包含“以形助數(shù)”和“以數(shù)解形”兩個方面。利用它可使復(fù)雜問題簡單化、抽象問題具體化,它兼有數(shù)的嚴謹與形的直觀,是優(yōu)化解題過程的重要途徑之一,是一種基本的數(shù)學(xué)方法。本文通過例題分析了數(shù)形結(jié)合思想在二次函數(shù)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞: 數(shù)形結(jié)合思想 二次函數(shù) 應(yīng)用
一、引言
數(shù)學(xué)是研究現(xiàn)實世界的空間形式和數(shù)量關(guān)系的科學(xué)(恩格斯語).數(shù)學(xué)中兩大研究對象“數(shù)”與“形”的矛盾統(tǒng)一是數(shù)學(xué)發(fā)展的內(nèi)在因素,數(shù)形結(jié)合是貫穿于數(shù)學(xué)發(fā)展歷史長河中的一條主線,并且使數(shù)學(xué)在實踐中的應(yīng)用更加廣泛和深入.一方面,借助于圖形的性質(zhì)可以將許多抽象的數(shù)學(xué)概念和數(shù)量關(guān)系形象化、簡單化,給人以直覺的啟示.另一方面,將圖形問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)問題,以獲得精確的結(jié)論.這種“數(shù)”與“形”的信息轉(zhuǎn)換,相互滲透,不僅可以使一些題目的解決簡潔明快,而且可以大大開拓我們的解題思路,為研究和探求數(shù)學(xué)問題開辟一條重要的途徑.因此,數(shù)形結(jié)合不應(yīng)僅僅作為一種解題方法,而應(yīng)作為一種重要的數(shù)學(xué)思想,它是將知識轉(zhuǎn)化為能力的“橋”.而課堂教學(xué)中多媒體的應(yīng)用更有利于體現(xiàn)數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想方法,有利于突破教學(xué)難點,有利于動態(tài)地顯示給定的幾何關(guān)系,營造愉快的課堂教學(xué)氣氛,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生喜歡數(shù)學(xué),愛學(xué)數(shù)學(xué).
“數(shù)”與“形”作為數(shù)學(xué)中最古老最重要的兩個方面,一直就是一對矛盾體.正如矛和盾總是同時存在一樣,有“數(shù)”必有“形”,有“形”必有“數(shù)”。華羅庚先生曾說:“數(shù)與形本是相倚依,怎能分作兩邊飛,數(shù)缺形時少直覺,形少數(shù)時難入微,數(shù)形結(jié)合百般好,隔離分家萬事休。切莫忘,幾何代數(shù)統(tǒng)一體,永遠聯(lián)系,切莫分離!”寥寥數(shù)語,把數(shù)形之妙說得淋漓盡致.“數(shù)形結(jié)合”作為數(shù)學(xué)中的一種重要思想,在高中數(shù)學(xué)中占有極其重要的地位.關(guān)于這一點,只要翻閱近年高考試卷,就可見一斑.在多年來的高考題中,數(shù)形結(jié)合應(yīng)用廣泛,大多是“以形助數(shù)”,比較常見的是在解方程和不等式、求函數(shù)的最值問題、求復(fù)數(shù)和三角函數(shù)等問題中,同時“數(shù)形結(jié)合”思想在二次函數(shù)中的應(yīng)用是中、高考命題的一個熱點,也是平時學(xué)習(xí)二次函數(shù)解決應(yīng)用問題的一個重點.巧妙運用“數(shù)形結(jié)合”思想解題,可以化抽象為具體,效果事半功倍.
二、從“數(shù)”到“形”的思想應(yīng)用
例1.已知方程|x-4x+3|=m有4個根,則實數(shù)m的取值范圍.
【分析】此題并不涉及方程根的具體值,只求根的個數(shù),而求方程的根的個數(shù)問題可以轉(zhuǎn)化為求兩條曲線的交點的個數(shù)問題來解決.
解:方程|x-4x+3|=m根的個數(shù)問題就是函數(shù)y=|x-4x+3|與函數(shù)y=m圖像的交點的個數(shù).
作出拋物線y=x-4x+3的圖像,將x軸下方的圖像沿x軸翻折上去,得到y(tǒng)=|x-4x+3|的圖像,再作直線y=m,如圖所示.由圖像可以看出,當0<m<1時,兩函數(shù)圖像有4個交點,故m的取值范圍是(0,1).
例2.確定函數(shù)y=x|x|-2|x|的單調(diào)區(qū)間.
解:y=x|x|-2|x|=x-2x,x≥0-x+2x,x<0
作出函數(shù)的圖像,由圖像可知,函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間為(-∞,0]和[1,+∞),函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間為[0,1].
評注:數(shù)形結(jié)合可用于解決二次函數(shù)方程的解的問題,準確合理地作出滿足題意的圖像是解決這類問題的關(guān)鍵.
三、從“形”到“數(shù)”的思想應(yīng)用
例3.如圖,一小孩將一只皮球從A處拋出去,它所經(jīng)過的路線是某個二次函數(shù)圖像的一部分,如果他的出手處A距地面的距離OA為1m,球路的最高點B(8,9),則這個二次函數(shù)的表達式為?搖?搖 ?搖?搖,小孩將球拋出了約?搖?搖 ?搖?搖米(精確到0.1m).
解:由題意和圖像可設(shè)y=a(x-8)+9,將點A(0,1)代入,得a=,
∴y=-(x-8)+9=-x+2x+1.
令y=0,得-(x-8)+9=0,
解之得x=8±6,
即C(8+6,0),∴OC=8+6≈16.5(米).
評注:從“形”到“數(shù)”的問題時,應(yīng)注意觀察函數(shù)圖像的形狀特征,充分挖掘圖像的已知條件,確定函數(shù)的解析式,從而利用函數(shù)的性質(zhì)來解.
四、“數(shù)形結(jié)合”思想的綜合應(yīng)用
例4.市“健益”超市購進一批20元/千克的綠色食品,如果以30元/千克銷售,那么每天可售出400千克.由銷售經(jīng)驗知,每天銷售量y(千克)與銷售單價x(元)(x≥30)存在如下圖所示的一次函數(shù)關(guān)系式.
(1)試求出y與x的函數(shù)關(guān)系式;
?。?)設(shè)“健益”超市銷售該綠色食品每天獲得利潤P元,當銷售單價為何值時,每天可獲得最大利潤?最大利潤是多少?
?。?)根據(jù)市場調(diào)查,該綠色食品每天可獲利潤不超過4480元,現(xiàn)該超市經(jīng)理要求每天利潤不得低于4180元,請你幫助該超市確定綠色食品銷售單價x的范圍.
解:(1)設(shè)y=kx+b,由圖像可知,
30k+b=40040k+b=200,解得k=-20b=1000,
即一次函數(shù)表達式為y=-20x+1000(30≤x≤50).
(2)p=(x-20)y=(x-20)(-20x+1000)=-20x+1400x-20000
∵a=-20<0,
∴P有最大值.
當x==35時,P=4500(元).
?。ɑ蛲ㄟ^配方,P=-20(x-35)+4500,也可求得最大值)
答:當銷售單價為35元/千克時,每天可獲得最大利潤4500元.
(3)∵4180≤-20(x-35)+4500≤4480
1≤(x-35)≤16
∴31≤x≤34或36≤x≤39.
評注:在解決二次函數(shù)問題時,要注意“由數(shù)想形,以形助數(shù)”的方法,充分挖掘題目中的已知條件,從而創(chuàng)造性地解決問題.
五、結(jié)語
在學(xué)習(xí)二次函數(shù)中“數(shù)”、“形”并進,讓學(xué)生見“數(shù)”想到“形”,見“形”不忘“數(shù)”.
在數(shù)形轉(zhuǎn)化結(jié)合的過程中,必須遵循下述原則:轉(zhuǎn)化等價原則;數(shù)形互補原則;求解簡單原則.當然在學(xué)習(xí)滲透數(shù)形結(jié)合的思想時,還應(yīng)掌握以下幾點.
1.善于觀察圖形,以揭示圖形中蘊含的數(shù)量關(guān)系.
2.正確繪制圖形,以反映圖形中相應(yīng)的數(shù)量關(guān)系.
3.切實把握“數(shù)”與“形”的對應(yīng)關(guān)系,以圖識性,以性識圖.
參考文獻:
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