很多同學(xué)認(rèn)為,審題、探索解題方向、實現(xiàn)解題目標(biāo)是解決數(shù)學(xué)問題的全部環(huán)節(jié),只要求出了最終答案,就萬事大吉了.于是,不停地做題就成了數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的全部過程.但與此同時,我們也會聽到很多類似的抱怨:“為什么我做了那么多數(shù)學(xué)題,數(shù)學(xué)成績卻總是停滯不前呢?”
從本質(zhì)上講,僅僅致力于做題只是一種重復(fù)訓(xùn)練,它確實能讓我們解題更順暢,但對解題能力的真正發(fā)展卻不能起很大的作用.著名數(shù)學(xué)教育家G·波利亞講過:“數(shù)學(xué)問題的解決僅僅只是一半,更重要的是解題之后的回顧.”所謂回顧,就是指解題后的反思.那我們該如何進(jìn)行反思呢?
解完一道題,我們首先應(yīng)該對這道題作進(jìn)一步的思考:答案是否合理?解題過程是否使用了題中所有的條件?思路是否嚴(yán)密?題目所要求的問題都解決了嗎?……反思整個解題過程,能使我們及時修正解題中出現(xiàn)的錯誤.
例1 [2012年高考數(shù)學(xué)陜西卷(理科)第8題] 兩人進(jìn)行乒乓球比賽,先贏三局者獲勝,決出勝負(fù)為止,則所有可能出現(xiàn)的情形(各人輸贏局次的不同視為不同情形)共有
(A) 10種 (B) 15種 (C) 20種 (D) 30種
解析: 由題目可知先贏三局者獲勝,所以很多同學(xué)理解成打五局的比賽.如果甲獲勝,他只要在五局比賽中贏三局就可以了,因此甲勝乙的可能情形有=10種.同理,乙勝甲對應(yīng)的可能情形也有=10種.因此所有可能出現(xiàn)的情形共有20種,選C.
反思: 答案確實是20種,但我們有必要問一句:一定是賽五局嗎?按比賽規(guī)則,如果甲從第一局起連贏三局,經(jīng)過三場比賽就獲勝了.可見,“先贏三局者獲勝”意味著誰先贏三局誰就取勝,不一定要打滿五局.
若設(shè)甲勝乙,比賽結(jié)果可以分3種: 3 ∶ 0,3 ∶ 1,3 ∶ 2.其中3 ∶ 0共有1種情形; 3 ∶ 1共有=3種情形:甲在前3局中輸了1局,第4局獲勝; 3 ∶ 2共有=6種情形:甲在前4局中輸了2局,第5局獲勝.共計1+3+6=10種情形.同理,乙勝甲也有10種情形.因此所有可能出現(xiàn)的情形共有20種.
例1中的解法求得了正確答案,可以算是“瞎貓碰到了死耗子”.如果我們把這種解法改進(jìn)一下,也能使之成為正確解答.
“先贏三局者獲勝”意味著比賽結(jié)束時,最多需要比五場.以甲勝乙為例,我們可以把甲獲勝看作從5個大小相同且編號分別為1,2,3,4,5的小球中任取3個,則甲獲勝的情形有=10種.同理,乙獲勝的情形也有10種,故所有可能出現(xiàn)的情形共有20種.通過這樣的思考,我們就能把例題中“無厘頭”的解答變得道理十足,并順勢得出一個恒等式:1++=.推廣到一般形式,則有+++…+=,證明該式時只要將看成即可!反思的作用由此可見一斑.
數(shù)學(xué)知識之間是縱橫交錯、相互聯(lián)系的,所以很多數(shù)學(xué)問題的解法并不唯一.解完題后,還應(yīng)該從多個角度思考,看看是否還有其他解法.通過探求一題多解,可以防止思維定勢,找出最合適的解題方法,并及時總結(jié)各類解題技巧,以便在今后更快捷地解決問題.
例2 [2012年高考數(shù)學(xué)全國新課標(biāo)卷(理科)第13題] 已知向量a,b的夾角為45°,且a=1,2a-b=,則b= .
解析一: 已知條件為2a-b=,a=1,且向量a,b的夾角為45°,只要把式子2a-b=兩邊同時平方,就可以得到一個關(guān)于b的二次方程并求出b.2a-b2=()2即4a2-4a·b·cos45°+b2=10,代入a=1,整理得b2-2b-6=0.因為b≥0,所以b=3 (b=-舍去).
反思: 由于向量具有代數(shù)和幾何的雙重屬性,所以求解向量問題時,我們還可以建立坐標(biāo)系,用代數(shù)方法解決;或構(gòu)造幾何圖形來解決.
解析二: 在平面直角坐標(biāo)系中,令a=,b=.因為向量a,b的夾角為45°且a=1,所以可設(shè)點A(1,0),B(t,t)(t>0),故2a-b=(2-t,-t),2a-b==,整理得2t2-4t-6=0,由t>0可得t=3 (t=-1舍去),所以b==3.
解析三: 如圖1所示,根據(jù)題意構(gòu)造△ABC,使=2a,=b,∠BAC=45°.由題意可知=2a-b,所以CB=.由余弦定理可得CB2 =AB2+AC2-2AB·AC·cos45°,設(shè)b=x,代入a=1,有10=4+x2-2·2x·cos45°.因為x=b≥0,所以x=3(x=-舍去),即b=3.
反思: 例2涉及向量的數(shù)量積和向量的模的運算.解析一直接利用公式a·b=a·b·cosθ與b2=b2求出答案. 解析二通過建立坐標(biāo)系,把問題轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)運算;解析三根據(jù)題設(shè)信息構(gòu)造三角形,運用余弦定理來求解.不同的解法有不同的優(yōu)點,套用一句廣告語:“總有一款適合你!”
解完一個題以后,我們最好想一想:命題的逆命題是否成立?題中有沒有蘊含規(guī)律性的內(nèi)容?問題經(jīng)過拓展,能否得到一般性的結(jié)論?養(yǎng)成這種“打破砂鍋問到底”的習(xí)慣,有助于提升思維深度,提高認(rèn)知水平.
例3 [2011年高考數(shù)學(xué)山東卷(理科)第22題第(1)問] 已知動直線l與橢圓C:+=1交于P(x1,y1),Q(x2,y2)兩個不同的點,且△OPQ的面積S△OPQ =, 其中O為坐標(biāo)原點.證明: +和+均為定值.
解析: 如圖2所示,當(dāng)直線l的斜率不存在時,P,Q兩點關(guān)于x軸對稱,此時x1=x2,y1=-y2.因為P(x1,y1)在橢圓上,所以+=1 (①).又S△OPQ=2··x1·y1= (②),x1≥0,y1≥0 (③),聯(lián)立①②③可解得x1=,y1=1. 此時+=3,+=2.
當(dāng)直線l的斜率存在時,設(shè)直線l的方程為y=kx+m. 由△OPQ存在可知l不過原點,所以m≠0.將y=kx+m代入+=1,整理得(3k2+2)x2+6kmx+3(m2-2)=0.因為直線l與橢圓交于P,Q兩點,所以Δ=36k2m2-4(3k2+2)·3(m2-2)=24(3k2+2-m2)>0,即3k2+2>m2.
又由韋達(dá)定理得x1+x2=-,x1x2=,所以PQ=·=·.因為點O到直線l的距離d=,所以S△OPQ=PQ·d=···==,整理得3k2+2=2m2.因為m≠0,所以3k2+2=2m2滿足3k2+2>m2.
將3k2=2m2-2代入+=(x1+x2)2-2x1x2=-2-2·,可得+=3. 故+=(3-)+(3-)=4-·(+)=2.
綜上所述,+=3,+=2,均為定值,結(jié)論成立.
反思: 如果做完例3就把它丟在一旁,那真是非常可惜.觀察題目,它似乎包含了一些規(guī)律性的內(nèi)容,因此,我們有必要自問自答以下幾個問題:
(1) 只要△OPQ的面積為定值,+和+就一定為定值嗎?通過研究我們可以發(fā)現(xiàn),若S△OPQ≠,就不一定能得出3k2+2=2m2,則+和+不一定為定值.
(2) S△OPQ=,+=1,+=3,+=2這些數(shù)據(jù)與橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程+=1中的a,b是什么關(guān)系?這個問題體現(xiàn)了由特殊到一般的思考方式.如果推廣到一般情況,似乎能得出“當(dāng)S△OPQ=ab時,+=a2,+=b2”的結(jié)論.
(3) 如果橢圓方程為+=1,那么當(dāng)△OPQ的面積為多少時,+和+就一定為定值?這個定值是多少?如果上一問的結(jié)論成立,則這一問的結(jié)論顯而易見.
(4) 如果+或+取定值,△OPQ的面積能否為定值?如果是定值,這兩個定值與橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程+=1中的a,b是什么關(guān)系?這是對原題的反向提問,也是對問題的逆向思考.事實上,只有當(dāng)+=a2或+=b2時,△OPQ的面積才能為定值,且滿足S△OPQ=ab.
通過對這幾個問題的思考和驗證,我們可以得到以下結(jié)論:當(dāng)且僅當(dāng)S△OPQ=ab時,+=a2,+=b2. 于是我們繼續(xù)拓展思維:在雙曲線或拋物線中是否存在類似的結(jié)論呢?
經(jīng)常對問題作出合理的猜想和適度的拓展,勢必能提高我們分析問題和解決問題的能力,更重要的是能讓我們形成創(chuàng)新思維,提升主動提出問題的能力.
數(shù)學(xué)問題的表現(xiàn)形式是多種多樣的,如果孤立地看,這些題目像一粒粒沙子,很難聚合起來.要找出題目間的聯(lián)系,把它們?nèi)缤渲轫楁溡粯哟饋?,更需要通過反思,逐步形成自己的知識網(wǎng)絡(luò).
(1) 解題后要反思題目的實質(zhì),比較手中的題目和以前解過的題目,看看它們是否存在聯(lián)系.如果有聯(lián)系的話,解法又有什么差別?能不能把它們的解法歸納到同一種題型中去?
比如例2中講到的處理向量問題的三種方法,就是我們通過反思得到的解決向量問題的通法.
(2) 對于我們做過的那些“形似而神不似”的數(shù)學(xué)問題,在總結(jié)時要注意比較問題的區(qū)別和解法的差異,以便更有針對性地解決問題,避免錯解的發(fā)生.
比如, f(x) (3)反思問題能否拓展時,我們可以從以下幾個方面入手: ①觀察問題中數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián),改變條件中的數(shù)據(jù),考慮類似的結(jié)論是否成立.如例3中反思的問題(1)和(3). ②判斷命題的逆命題是否成立,即把問題的結(jié)論看成條件,把條件看成結(jié)論,再考慮命題能否成立.如例3中反思的問題(4). ③尋找問題的規(guī)律,想想問題是否具有普遍意義.比如,題中的數(shù)據(jù)能否用一般的字母來代替?如果改變解析幾何問題中的圓錐曲線(如將橢圓換為雙曲線),問題的結(jié)論是否仍舊成立? 反思是數(shù)學(xué)解題過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié).對解題思路、解題過程的反思,可以幫助我們判斷解題過程是否正確;對解題方法的反思,可以促使我們優(yōu)化解題過程,拓寬解題思路;對問題的拓展與推廣的反思,可以讓我們加深對問題的理解,提升思維高度;對各類題型的反思,可以幫助我們總結(jié)、歸納、辨別與此相關(guān)的問題,達(dá)到做一道題會一類題的效果.可以說,反思的實質(zhì),就是通過對有限道題目的學(xué)習(xí),去領(lǐng)悟那種解無限道題目的數(shù)學(xué)機(jī)智.