摘 要: 數(shù)形結(jié)合思想是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的空間觀念和數(shù)感,進(jìn)行形象思維與抽象思維的交叉運(yùn)用,使多種思維互相促進(jìn)、和諧發(fā)展的主要形式,可大大提高學(xué)生理解問題、分析和解決問題的能力,提高學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力的深度和廣度,從而提高復(fù)習(xí)效率.
關(guān)鍵詞: 數(shù)形結(jié)合 抽象思維 形象思維 有機(jī)結(jié)合
數(shù)形結(jié)合思想,就是根據(jù)數(shù)與形之間的對應(yīng)關(guān)系,通過數(shù)與形的相互轉(zhuǎn)化解決數(shù)學(xué)問題的思想.它包含“以形助數(shù)”和“以數(shù)助形”兩方面,其應(yīng)用大致可分為兩種情形:一是借助形的生動和直觀性闡明數(shù)與數(shù)之間的聯(lián)系,即以形作為手段,以數(shù)作為目的;二是借助數(shù)的精確性和規(guī)范嚴(yán)密性闡明形的某些屬性,即以數(shù)作為手段,以形作為目的.數(shù)形結(jié)合思想是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的空間觀念和數(shù)感,進(jìn)行形象思維與抽象思維的交叉運(yùn)用,使多種思維互相促進(jìn)、和諧發(fā)展的主要形式.重視應(yīng)用數(shù)形結(jié)合思想進(jìn)行教學(xué),有助于培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識的能力,現(xiàn)行中小學(xué)數(shù)學(xué)教材十分重視數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用.在高考復(fù)習(xí)中,如果教師適當(dāng)?shù)貪B透數(shù)形結(jié)合的思想,就可極大地提高學(xué)生理解問題、分析和解決問題的能力,提高學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力的深度和廣度,從而提高復(fù)習(xí)效率.
一、集合問題中的數(shù)形結(jié)合思想
例1.有48名學(xué)生,每人至少參加一個活動小組,參加數(shù)理化小組的人數(shù)分別為28,25,15,同時參加數(shù)理小組的8人,同時參加數(shù)化小組的6人,同時參加理化小組的7人,問同時參加數(shù)理化小組的有多少人?
分析:我們可用圓A、B、C分別表示參加數(shù)理化小組的人數(shù)(如圖),則三圓的公共部分正好表示同時參加數(shù)理化小組的人數(shù).用n表示集合的元素,則有:
n(A)+n(B)+n(C)-n(A∩B)-n(A∩C)-n(B∩C)+n(A∩B∩C)=48
即:28+25+15-8-6-7+n(A∩B∩C)=48
∴n(A∩B∩C)=1,即同時參加數(shù)理化小組的有1人.
二、函數(shù)問題中的數(shù)形結(jié)合思想
例2.如果方程x+2ax+k=0的兩個實(shí)根在方程x+2ax+a-4=0的兩實(shí)根之間,試求a與k應(yīng)滿足的關(guān)系式.
分析:我們可聯(lián)想對應(yīng)的二次函數(shù)y=x+2ax+k,y=x+2ax+a-4的草圖.這兩個函數(shù)圖像都是開口向上的,形狀相同且有公共對稱軸的拋物線(如圖).要使方程x+2ax+k=0的兩實(shí)根在方程x+2ax+a-4=0的兩實(shí)根之間,則對應(yīng)的函數(shù)圖像y與x軸的交點(diǎn)應(yīng)在函數(shù)圖像y與x軸的交點(diǎn)之內(nèi),它等價于拋物線y的頂點(diǎn)縱坐標(biāo)不大于零,且大于拋物線y的頂點(diǎn)縱坐標(biāo).由配方法可知y與y的頂點(diǎn)分別為:P(-a,-a+k),P(-a,-a+a-4),故-a+a-4<-a+k≤0.故可求出a與k應(yīng)滿足的關(guān)系式為:a-4<k<a.
三、方程問題中的數(shù)形結(jié)合思想
例3.已知x是方程x+lgx=3的根,x是方程x+10=3的根,那么x+x的值為( )
A.6 B.3 C.2 D.1
解:∵lgx=3-x,10=3-x,令y=lgx,y=3-x,y=10,
在同一坐標(biāo)系中作出它們的簡圖.
∵x是方程x+lgx=3的解,x是方程x+10=3的解,
∴x,x分別對應(yīng)圖中A,B兩點(diǎn)的橫坐標(biāo).
∵函數(shù)y=lgx與y=10的圖像關(guān)于y=x對稱,
∴線段AB的中點(diǎn)C在直線上y=x.
∴由y=x,y=3-x解得x=,
∴x+x=3,故選B.
四、數(shù)形結(jié)合思想研究三角問題
例4.求函數(shù)y=的值域.
解:y=的形式類似于斜率公式y(tǒng)=
y=表示過兩點(diǎn)P(2,-2),P(cosx,sinx)的直線斜率.
由于點(diǎn)P在單位圓x+y=1上,如圖,顯然,k≤y≤k.
設(shè)過P的圓的切線方程為y+2=k(x-2),
則有=1,解得k=
即k=