曾歆 劉海峰 馮智源
【摘要】審題是解決數(shù)學(xué)問題的第一步,無論你說它有多么重要都不足為過。從題干中提取的關(guān)鍵詞往往是解決問題的出發(fā)點,即解決問題的思路所在。數(shù)學(xué)是一門博大精深的學(xué)科,數(shù)學(xué)思想是數(shù)學(xué)的精髓,因此十分有必要在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過程中體會數(shù)學(xué)思想,培養(yǎng)自己的數(shù)學(xué)思維。另外,學(xué)會總結(jié)歸納是應(yīng)付各類典型習(xí)題的不二捷徑。
【關(guān)鍵詞】審題 數(shù)學(xué)思想 總結(jié)歸納 思維習(xí)慣
【中圖分類號】G64 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089(2014)04-0141-02
一、審題是解題的前提條件和重要途徑
對題中的關(guān)鍵詞進行重點分析是解題的主要途徑。下面通過兩個簡單的例子說明審題重要性。
[例1] 設(shè)f(x)是周期為2a的連續(xù)函數(shù),證明:存在一點x0使得f(x0)=f(x0+a)
分析:由函數(shù)周期為2a很容易得到f(x0)=f(x0+2a)。乍一看該題再也無法下筆。這時候只要仔細(xì)審題便會發(fā)現(xiàn)除了周期之外,還有一個關(guān)鍵詞:連續(xù)函數(shù)?;叵胍幌逻B續(xù)函數(shù)的一些常用性質(zhì)無非就是零點定理、介值定理、最大最小值定理等知識點。進而想到構(gòu)造函數(shù)g(x)=f(x)-f(x+a),于是根據(jù)g(a)=f(a)-f(2a),g(0)=f(0)-f(a)=f(2a)-f(a)知g(a)g(0)≤0;利用零點定理易知存在一點f(x0)=f(x0+a)使得,問題就迎刃而解了。
[例2]對兩個有限集合,通過數(shù)數(shù)的方式我們就可以了解它們的大小(即所含元素多還是少),由此還可以獲知"部分小于全體"這一似乎是真理性的結(jié)論。僅從集合所含元素的多少這一角度出發(fā),討論命題“部分小于全體”的真?zhèn)?。建議你設(shè)計一種比較集合大小的方法,并用你的方法論證你的觀點。
分析:這是我校高等數(shù)學(xué)期中考試的一道試題。很多同學(xué)讀完題目后不知所措。對關(guān)鍵詞進行分析最重要,這時就需要考生認(rèn)真審題,仔細(xì)推敲。就此題而言,只要將目光聚焦在“有限”二字上就有可能發(fā)現(xiàn)解題途徑。顯然由“有限集合”很自然的想到無限集合的情況。綜合考慮有限、無限集合的情況, 通過在兩個集合的元素間建立一個一一映射,可以比較集合的大小。
簡答:1)對有限集合,部分小于全體的結(jié)論是正確的;2)對于無限集合,因為有理數(shù)集合可以與實數(shù)集合之間建立一一對應(yīng)的關(guān)系,所以有理數(shù)集合與實數(shù)集合一樣大。因此部分小于全體對無窮集合而言不再正確。
通過上面兩個例子可以看出,審題是解題的必經(jīng)途徑,而審題的常用方法是對題目中的關(guān)鍵詞進行仔細(xì)推敲,從中發(fā)現(xiàn)題目與我們已經(jīng)掌握的知識之間的銜接途徑,為解題找到可行的切入點。
二、掌握數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識,養(yǎng)成良好的數(shù)學(xué)思維習(xí)慣對于學(xué)好數(shù)學(xué)非常重要
養(yǎng)成良好的數(shù)學(xué)思維習(xí)慣不僅是學(xué)好數(shù)學(xué)的重要因素,同時也為其他學(xué)科的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。下面通過幾個例子談?wù)勷B(yǎng)成數(shù)學(xué)思維習(xí)慣的重要性。
(一)分析法在高等數(shù)學(xué)中的應(yīng)用
[例3]設(shè)函數(shù)f(x)的定義域為(-L,L),證明必存在(-L,L)上的偶函數(shù)g(x)及奇函數(shù)h(x),使得f(x)=g(x)+h(x)。
分析:當(dāng)一些問題不明朗時,分析法是探索問題解題途徑的一種有效方法。我們由假設(shè)入手尋找所需要的奇函數(shù)和偶函數(shù)的表達(dá)式應(yīng)該是什么?
證明:假設(shè)存在題中這樣的g(x)及h(x),則應(yīng)有:
(二)反證法在高等數(shù)學(xué)中的應(yīng)用
(三)換元法在高等數(shù)學(xué)中的應(yīng)用
這種處理方式的優(yōu)點是導(dǎo)數(shù)作為一種計算手段可以在解題過程中得到應(yīng)用。因此,在高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)過程中,不同的計算手段其繁簡程度不同,借助等效思想利用簡單的方法可以解決復(fù)雜的問題。
(五)數(shù)學(xué)歸納思想在高等數(shù)學(xué)中的應(yīng)用
歸納思想是數(shù)學(xué)上的一種重要的思維方式,加強這個知識點的訓(xùn)練不僅在數(shù)學(xué)上有其需求,而且歸納思想的習(xí)慣養(yǎng)成對于我們今后工作生活方面都有益處。比如下面問題:
[例7]證明貝努利不等式:(x1+1)(x2+1)L(xn+1)≥1+x1+x2+L+xn,其中x1,x2,L,xn為同號且大于1的數(shù)。
這種關(guān)于自然數(shù)的命題,常常使用數(shù)學(xué)歸納法進行求解。
證明:當(dāng)n=1的時候,此式取等號;
假設(shè)n=k時,不等式成立,即(x1+1)(x2+1)L(xk+1)≥1+x1+x2+L+xk;
則當(dāng)n=k+1時:
(x1+1)(x2+1)L(xk+1+1)≥(1+x1+x2+L+xk)(xk+1+1)=1+x1+x2+L+xk+xk+1+x1xk+1+x2xk+1+L+xkxk+1≥1+x1+x2+L+xk+xk+1,結(jié)論成立。
于是對任意自然數(shù)n有(x1+1)(x2+1)L(xn+1)≥1+x1+x2+L+xn
三、總結(jié)歸納思想在高等數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中重要性的認(rèn)識
古人云,欲先善其事,必先利其器。注重對已經(jīng)學(xué)過的知識進行歸納總結(jié)就是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的最好利器。下面通過幾個例子來簡單說明總結(jié)歸納思想的重要性。
最后再看一個例子體會一下對題型進行歸納總結(jié)的益處。
由以上分析及運算過程可以看出:幾乎每一步的思路都是我們在平時學(xué)習(xí)中所積累的經(jīng)驗的指導(dǎo)下進行的。因此善于歸納總結(jié)題型及運算技巧、常見的處理問題方法才是解題的主旨。
參考文獻:
[1]同濟大學(xué)數(shù)學(xué)系編.高等數(shù)學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2007,04.
[2]陳仲.高等數(shù)學(xué)競賽題解析教程[M].南京:東南大學(xué)出版社,2012,01.
作者簡介:
曾歆(1995-),男,四川瀘州人,本科生,研究方向:信號處理。 劉海峰(1962-),男,江蘇邳州人,博士,教授,研究方向:文本信息處理。
馮智源(1995-),女,河南方城縣人,本科生, 研究方向:信號處理。