中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,函數(shù)是一種重要的思想方法,很多問題包含著這一思想,但常常被忽視。有些問題如能根據(jù)問題的形式,構(gòu)造出相應(yīng)的函數(shù),然后運(yùn)用函數(shù)的某些性質(zhì)來解答問題,學(xué)生會感到很新奇。如果我們能夠在教學(xué)中加以恰當(dāng)運(yùn)用,便會體現(xiàn)出它的教學(xué)價(jià)值——對提高學(xué)生的思維能力很有益處。
一、由結(jié)構(gòu)考慮建立函數(shù)模型,鍛煉思維的深刻性
例1:已知a、b、m∈R+且a
觀察兩邊結(jié)構(gòu),右邊是左邊當(dāng)m=0時(shí)的情況。因此,我們考察函數(shù)f(x)= = =1+ (x≥0). m>0時(shí),有f (m)>f (0),即 > ,這是高二數(shù)學(xué)課本的例題。對比書上給出的證明(作差通分),學(xué)生會認(rèn)識到這是函數(shù)單調(diào)性的問題。
例2:證明 + < + .
這是作為分析法應(yīng)用的典型例子,易于學(xué)生掌握這種方法的特點(diǎn)和步驟。當(dāng)然,我們可以啟發(fā)學(xué)生展開思維,對原式進(jìn)行移項(xiàng)來代替平方變形,只需證: - < - ,分子有理化后得: < ,因?yàn)閮蛇叾际钦龜?shù),故只需證: + > + ,而此式顯然成立。
上述解法應(yīng)用了分子有理化技巧,這是處理帶有根號問題常用的辦法,也可以作為證明此類不等式的一種模式考慮。但這種證法的思維仍表現(xiàn)為簡單的變形和技巧的應(yīng)用,課本上多次出現(xiàn)這種不等式。
① - < - 、② - < - 、③ - < - . 可以引導(dǎo)學(xué)生,觀察它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):結(jié)構(gòu)相同且呈現(xiàn)一種單調(diào)遞減性。由例1的啟示,可判斷此類不等式是一種減函數(shù)單調(diào)性的反映。設(shè)f(x)= = - (x>1),將分子有理化,得f(x)= (x>1). 這顯然是減函數(shù)。至此,發(fā)現(xiàn)了這類不等式的本質(zhì)。它實(shí)際上被函數(shù)f(x)= 的單調(diào)性所決定。
學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的目的,是對事物進(jìn)行抽象分析,揭示更普遍、更深刻的規(guī)律。經(jīng)常進(jìn)行類似思維訓(xùn)練,有利于培養(yǎng)學(xué)生思維深刻性。
二、構(gòu)造常見函數(shù),培養(yǎng)思維的靈活性
中學(xué)階段常見一次函數(shù)和二次函數(shù)。有些問題在沒有明顯的結(jié)構(gòu)特征時(shí),可以考慮這兩種函數(shù)。
例1:試證明:a、b、m∈R,|a|<1 ,|b|<1 ,|c|<1,則ab+ac+bc+1>1.
分析:由于題設(shè)與結(jié)論都是一次式,所以考慮構(gòu)造一次函數(shù)。證明:設(shè)f(x)=b+cx+bc+1,x∈(-1,1)x. 當(dāng)b+c=0時(shí),原不等式變?yōu)樽?bc+1,∵|b|<1、|c|<1,∴|bc|<1,∴bc+1>0. 當(dāng)b+c≠0時(shí),由一次函數(shù)的單調(diào)性,考察:f(1)=b+c+bc+1=(1+b)(1+c)>0,f(-1)=-b-c+bc+1=(1-b)(1-c)>0,∴任意a∈(-1,1)有f(a)>0,即ab+ac+bc+1>1. 點(diǎn)評:建立函數(shù)后,要想到與題目有關(guān)的函數(shù)的性質(zhì)及應(yīng)用。
例2:設(shè)A、B、C為三角形內(nèi)角,x,、y,、z為任意實(shí)數(shù),求證:x2+y2+z2≥2yzcosA+2xzcos+2xycosC.
證明:設(shè)f(x)=x2-2x(zcosB+ycosC)+y2+z2-2yzcosA,△=4(zcosB+
ycosC)2-4(y2+z2-2yzcosA)=4(z2cos2B+y2cos2C+2yzcosBcosC-y2-z2+2yzcosA)=4[-Z2sin2B-y2sin2C+2yzcosBcosC-cos(B+C)]=-4(Z2sin2B+y2sin2C-
2yzsinBsinC)=-4(ZsinB-ysinC)2≤0,∵f(x)的二次項(xiàng)函數(shù)為1,且△≤0,∴f(x)≥0恒成立,故原不等式成立。點(diǎn)評:這道題使學(xué)生能進(jìn)一步體會到掌握這種思維方法的必要性,同時(shí)也強(qiáng)化了學(xué)生注意知識間相互聯(lián)系的意識。
由上述例子可以看出,運(yùn)用函數(shù)思想不僅使問題易于解決,更重要的是有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì),領(lǐng)悟數(shù)學(xué)思想和方法,認(rèn)識知識間的聯(lián)系,體會數(shù)學(xué)是客觀世界的形式和結(jié)構(gòu)的本質(zhì)反映。