張學(xué)峰
數(shù)形結(jié)合思想是一種重要的數(shù)學(xué)思想,通俗地說(shuō)就是代數(shù)與幾何相結(jié)合的思想。著名數(shù)學(xué)家華羅庚指出:“數(shù)缺少形時(shí)少直觀,形少數(shù)時(shí)難入微?!边@句話說(shuō)明了“數(shù)”和“形”是緊密聯(lián)系的。我們?cè)谘芯俊皵?shù)”的時(shí)候,往往要借助于“形”,在探討“形”的性質(zhì)時(shí),又往往離不開(kāi)“數(shù)”.
縱觀近年來(lái)的高考,融“數(shù)”和“形”于一體的試題屢見(jiàn)不鮮.目前我們使用的新課本,不再把數(shù)學(xué)課劃分為“代數(shù)”、“幾何”,而是綜合為一門數(shù)學(xué)課,這樣更有利于“數(shù)”與“形”的結(jié)合.因此數(shù)學(xué)教師在教學(xué)中要做好“數(shù)”與“形”關(guān)系的揭示與轉(zhuǎn)化,運(yùn)用數(shù)形結(jié)合的方法,幫助學(xué)生類比、發(fā)掘,剖析其所具有的幾何模型,這對(duì)于幫助學(xué)生深化思維,擴(kuò)展知識(shí),提高能力都有很大的幫助.
綜合教學(xué)內(nèi)容,從數(shù)學(xué)發(fā)展的全局著眼,從具體的教學(xué)過(guò)程著手,有目的、有計(jì)劃地進(jìn)行數(shù)形結(jié)合思想的教學(xué),使學(xué)生逐步形成數(shù)形結(jié)合思想,并使之成為學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的工具,是我在數(shù)學(xué)教學(xué)中著力追求的目標(biāo).
1.在函數(shù)方面的運(yùn)用
例1:(利用函數(shù)的奇偶性判斷函數(shù)圖像)已知函數(shù)y=f(x)的圖像如圖1(甲)所示,y=g(x)的圖像如圖1(乙)所示,則函數(shù)y= f(x)·g(x)的圖像可能是圖中的(?搖?搖 )
圖1(甲) 圖1(乙)
AB CD
解析:首先從f(x)與g(x)都是偶函數(shù),可知函數(shù)y= f(x)·g(x)也是偶函數(shù),故首先排除A、D.另外從兩個(gè)函數(shù)圖像對(duì)比可以看出,在區(qū)間(-1,0)∪(0,1)上,f(x)>0,而g(x)<0,則f(x)·g(x) <0,故排除B,正確答案為C.
點(diǎn)評(píng):利用函數(shù)圖像解決有關(guān)函數(shù)性質(zhì)問(wèn)題,這是一類常考常新的題目類型,要善于用數(shù)形結(jié)合的思想方法解決問(wèn)題、分析問(wèn)題,避免走彎路.
2. 在不等式方面的運(yùn)用
例2:當(dāng)1b.
解析:直接證明有困難,稍作變形,情況如何?將a>b兩邊取對(duì)數(shù),即證(b-1)lga>(a-1)lgb.由于b-1>0,a-1>0,于是改寫(xiě)成>,再變形,上式即為>.
表達(dá)式讓我們聯(lián)想到斜率公式.若設(shè)f(x)=lgx,考慮到1.
點(diǎn)評(píng):有些幾何圖形,并不是一眼就能從題設(shè)條件中看透的.只有在逐步變化過(guò)程中,本質(zhì)才能暴露出來(lái).同時(shí),“數(shù)”到“形”的轉(zhuǎn)化,又必須具備敏銳的觀察力和豐富的聯(lián)想類比的能力.表達(dá)式要與斜率公式掛鉤,其中-lg1架設(shè)了橋梁.由轉(zhuǎn)化為幾何圖形還要有一次創(chuàng)造性的飛躍,“執(zhí)果索因”的分析過(guò)程,是解決本題的“金鑰匙”.
3. 在解析方面的運(yùn)用
例3:已知點(diǎn)列P(a,b)滿足P(,-1),且a=,b=-(n∈N).
(1)寫(xiě)出過(guò)點(diǎn)P,P,P的圓M的方程;
(2)判斷點(diǎn)P(n≥4)與圓M的位置關(guān)系;
(3)若P(x,y)是圓M上的動(dòng)點(diǎn),求的取值范圍.
解析:(1)由題意得:P(1,),P(,-),顯然P,P,P到原點(diǎn)的距離相等.故圓M的方程為x+y=.
(2)由點(diǎn)P(,-),易得P(,).顯然P(,)在圓M上,故猜想點(diǎn)P(n≥4)在圓M上,以下用數(shù)學(xué)歸納法證明.
① 當(dāng)n=4時(shí),P(,)在圓M上.
②假設(shè)點(diǎn)P在圓M上(k≥4),即a+b=,則當(dāng)n=k+1時(shí),
a+b=()+()===,
∴點(diǎn)P在圓M上.故當(dāng)n≥4時(shí),點(diǎn)P(n≥4)均在圓M上.
(3)表示圓M上的動(dòng)點(diǎn)P(x,y)與定點(diǎn)A(0,)連線的斜率的取值范圍,由數(shù)形結(jié)合可得其范圍為(-∞,]∪[,+∞).
cos∠POM===?圯R=R=·,同理得R=·(),R=·()…故這些球的體積之和V=()[1+()+()+…]=.
利用數(shù)形結(jié)合的思想可以避開(kāi)復(fù)雜的運(yùn)算過(guò)程,從而提高解題速度與準(zhǔn)確性.