摘要:在數(shù)學(xué)解題活動中,換個角度思考問題是數(shù)學(xué)的重要思想方法之一. 本文著重從局部與整體、抽象與具體、特殊與一般的互相轉(zhuǎn)化討論了換角度思考問題帶來的便捷,通過訓(xùn)練強化學(xué)生換角度思考問題的能力,提高學(xué)生的解題能力和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造性思維.
關(guān)鍵詞:思想方法;解題策略
在高中數(shù)學(xué)中,對于有些問題,我們應(yīng)提倡學(xué)生換個角度思考,學(xué)生通過不同角度的思考所獲得的成功既可以使學(xué)生觸類旁通,激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情,又能增強其自信與成就感. 在數(shù)學(xué)解題中,數(shù)學(xué)思想方法的精巧構(gòu)思、奇異變換,無不給學(xué)生以美的陶冶. 筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗,就在解題方面對換個角度思考問題的類型進行了簡單的歸納、探索和整理,讓大家一起體驗換個角度思考問題的妙處所在.
把握局部與整體
1. 從整體退到局部
有些問題,如果從整體上不便解決,可先研究其局部,局部問題的解決常常能促使問題整體得以解決.
例1試判斷函數(shù)f(x)=ln(+x)的單調(diào)性.
分析:此函數(shù)的定義域為R,直接用定義判斷f(x)在R上的單調(diào)性有一定的難度,注意到f(x)為奇函數(shù),它在(-∞,0)和[0,+∞]上的單調(diào)性相同,就可以把判斷f(x)在R上的單調(diào)性問題轉(zhuǎn)化為判斷f(x)在[0,+∞]上的單調(diào)性,再用定義判斷就簡單多了.
2. 從局部退到整體
對于某些數(shù)學(xué)問題,我們可以不需要對條件與結(jié)論進行分解,也不需設(shè)立“中途點”去逐步逼近,而是全面地、整體地考慮問題,注意問題的整體結(jié)構(gòu),擺脫局部細節(jié)一時難以弄清的數(shù)量關(guān)系的困擾,整體把握,使問題簡潔明快得以解決.
例2求同時滿足下列三個條件的所有復(fù)數(shù):
?。?)z+是實數(shù);
?。?)1
分析本題如按常規(guī)方法求解,難度較大,若采用整體考慮的策略,可把z+當作一個整體而令z+=m,則得z2-mz+10=0. (*)
由(1)(2)知m∈R且1
抽象與具體
數(shù)學(xué)的一個基本特點是高度的抽象,有時問題比較抽象, 不易發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在的聯(lián)系和規(guī)律,要解決此類數(shù)學(xué)題,往往要換個角度思考,看能否將問題具體化來解決.
例3設(shè)任意實數(shù)x,y滿足x<1,y<1,求證+≥.
分析:本題從形式上、內(nèi)容上看屬于不等式問題,一般采用算術(shù)平均數(shù)大于等于調(diào)和平均數(shù)來證,但它們的數(shù)量關(guān)系比較抽象,直接證明比較煩瑣,若能捕捉到待證式的具體意義,即能聯(lián)想到無窮遞縮等比數(shù)列{a1qn}的求和公式 a1+a1q+a1q2+…a1qn+…=,利用它來解決,則快捷、迅速.
由 x<1,y<1,知x2<1,y2<1,故?搖?搖?搖
+=(1+x2+x4+x6+…)+(1+y2+y4+y6+…)=2+(x2+y2)+(x4+y4)+(x6+y6)+…≥2+2xy+2x2y2+2x3y3+…=.
特殊與一般
特殊與一般是對立的統(tǒng)一,在人類的認識活動中,常通過特殊去探索一般,從一般去研究特殊,特殊與一般在科學(xué)研究中有著重要的地位和作用,是數(shù)學(xué)中經(jīng)常使用的兩種重要方法.
1. 從一般退到特殊
有的數(shù)學(xué)問題所要求的結(jié)論在一般情況下不容易推出,但在特殊情況下反倒易處理,我們應(yīng)注意到有些問題的普遍性寓于特殊性之中,換個角度考慮,把待解決的問題化歸為某個特殊問題,再把解決特殊情況的方法或結(jié)論應(yīng)用到或推廣到一般問題上去.
例4已知f(θ)=sin2θ+sin(θ+α)+sin(θ+β),其中α,β是滿足0≤α≤β≤π的常數(shù),試問 α,β為何值時,f(θ)與θ無關(guān)?
分析:根據(jù)題設(shè)條件知,對于所有不同的θ,f(θ)恒為定值.因此,用θ的特殊值代入已知函數(shù),考慮θ的幾個特殊值θ=0,-α,-β,,使f(θ)的表達式變得較為簡單,由f(0)=f(-α)=f(-β)=f,可求得α,β的值.
由于特殊圖形比較簡單,并且它的解決往往孕育一般圖形的解決,特別是在某一定范圍有唯一確定的答案的幾何計算題,直接利用特殊對象(如特圖、特值等)去探索、研究一般數(shù)學(xué)問題也是一種重要的解法.
例5路燈距離地面8 m,一個身高1.6 m的人沿穿過路燈的直路以84 m/min的速度行走,問人影的變化率是多少?
圖1
分析:如圖1,采用特殊值位置法,根據(jù)答案是一具體數(shù)值,可取從路燈正下方行走1分鐘,設(shè)人影長度為x m,故由三角形相似知=,從而解得x值.
2. 從特殊退到一般
由于特殊情況往往涉及過多無關(guān)宗旨的枝節(jié),掩蓋了問題的關(guān)鍵,而“一般”概括了“特殊”,一般情況更能明確地表達問題的本質(zhì),易于解決. 因此,置待解決的問題于更為普遍的情況之中,通過對一般情形的研究去處理特殊的情形,這樣的思考方法同樣也是可行和必要的.
例6證明不等式loga(a+b)>loga+c(a+b+c)(a>1,b,c>0).
分析:我們發(fā)現(xiàn)不等式的左右兩邊的結(jié)構(gòu)完全相同,差別僅在于右邊對數(shù)的底數(shù)和真數(shù)比左邊的多一個c,因此,考慮這樣的一個函數(shù) f(x)=logx(x+b),x∈(1,+∞),這樣待證不等式就為f(a)>f(a+c),由c>0,故a 總之,數(shù)學(xué)是高中學(xué)生的一門重要課程,解題能力是數(shù)學(xué)能力的重要表現(xiàn)形式.在高中數(shù)學(xué)解題訓(xùn)練中,我們要結(jié)合學(xué)生認知發(fā)展特點,重視解題方法的引領(lǐng),經(jīng)常鼓勵學(xué)生換個角度去思考、去解決問題. 這樣學(xué)生的解題思路就會更加開闊,學(xué)生的解題能力也會逐步提高.