湖南省漢壽縣第二中學 王 飛
構造法是指某些數(shù)學問題用通常辦法難以解決時,根據(jù)題目所給條件和結論的特征、性質(zhì),從新的角度,用新的觀點觀察分析、解釋對象,抓住反映問題的條件與結論之間的內(nèi)在聯(lián)系,用已知的數(shù)學關系為支架構造出滿足條件或結論的數(shù)學對象,使原問題中隱晦不清的關系和性質(zhì)在新構造的數(shù)學對象中清楚的表現(xiàn)出來,從而借助該數(shù)學對象解決數(shù)學問題的方法。
構造法解題的基本思想方法是轉(zhuǎn)化思想,用構造法解題的巧妙之處在于不是直接解決所給問題,而是把它轉(zhuǎn)化為與原問題有關的輔助新問題,然后通過新問題的解決幫助解決原問題。
構造法的內(nèi)涵十分豐富,解題也沒有一個絕對統(tǒng)一的模式。它需要更多的分析、類比、歸納和判斷,同時能激發(fā)人們的思維。如何借助構造法實現(xiàn)解題過程的轉(zhuǎn)化呢?關鍵是對題設條件進行邏輯處理,通過一般的特殊化的想象,巧妙地對問題分析與綜合,構造出一種思維的創(chuàng)造物或想象物。構造法解題過程的大致模式和步驟如下:一是對題設條件特征的分析;二是通過創(chuàng)新思維進行轉(zhuǎn)化;三是構造方程、數(shù)列、函數(shù)(或圖像)、關系式;四是通過推演實現(xiàn)轉(zhuǎn)化;五是結論。
方程,作為中學數(shù)學重要的知識之一,與數(shù)、式、函數(shù)等諸多知識密切相關。根據(jù)問題條件中的數(shù)量關系和結構特征,構造出一個新的方程,然后根據(jù)方程的理論,往往能使問題在新的關系下得以轉(zhuǎn)化而獲解。遇到等量性問題都可以使用方程,對于一些計算問題也可以運用方程思想來解決,倘若不能或難于直接求的就設法導出它滿足的方程,這樣,問題就歸結為求方程的解了。
【例1】已知2 f(x)+f(-x)=3x+2,求函數(shù)f(x)的解析式。
分析:將“f(x)”和“f(-x)”看作兩個未知數(shù),因此還需要構造一個關于“f(x)”和“f(-x)”的方程,用解方程組的方法來解。
解:將方程組中的“x”用“-x”替換,
則有2f(-x)+f(x)=-3x+2
因此可得方程組
消去“f(-x)”,可得f(x)=3x+
點評:本題考查了用方程思想解函數(shù)方程問題,關鍵在于構造一個同類方程,用消元方法解決。
對于數(shù)列中一些非等差、非等比問題,特別是數(shù)列相鄰兩項是線性關系的題型,可以靈活的利用題目中的條件,巧妙地構造一個等差或等比數(shù)列,使問題轉(zhuǎn)化為我們熟悉的基本問題來解決。
【例2】若求數(shù)列{an}的通項公式。
分析:題設條件是一個遞推關系,數(shù)列{an}既不是等差數(shù)列,也不是等比數(shù)列,若想通過常規(guī)的公式法求通項公式不可能達到目的。經(jīng)觀察分析題設條件,屬于an+1=pan+q(p、q是常數(shù))型,用待定系數(shù)法求解,即令an+1+A=p(an+A),(A為常數(shù)),與原式比較,求得A后,構造等比數(shù)列,進而達到求{an}通項公式的目的。
解:設則an+1
令得A=-3.
即變?yōu)?/p>
∴{an-3}是首項為an-3=-2,公比為的等比數(shù)列。
即的通項公式:
點評:本題是求數(shù)列通項公式的典型題目,方法是構造等比數(shù)列求解,將問題轉(zhuǎn)化后,先利用公式法求出等比數(shù)列{an-3}的通項公式,進而求出數(shù)列{an}的通項an。
在直接求解某些數(shù)學問題有困難時,我們往往根據(jù)問題的條件,構想組合一種新的函數(shù)關系,使問題在新的觀念下轉(zhuǎn)化,并利用函數(shù)的有關性質(zhì),借助數(shù)形結合方法解決問題,是一種行之有效的解題手段。
【例3】若關于x的方程有負實數(shù)根,求實數(shù)a的取值范圍。
分析:本方程中未知數(shù)x處在指數(shù)上,如果用代數(shù)的方法,則通過有負實數(shù)解而要求實數(shù)a的取值范圍較難入手。如果換一種思維方法,構造指數(shù)函數(shù)和常數(shù)函數(shù),對問題進行轉(zhuǎn)化,用數(shù)形結合的方法求解,則問題變得簡捷。
解:令為常數(shù)函數(shù)。方程有負根,反映在函數(shù)圖象上就是兩函數(shù)曲線有交點且交點在y軸左側(cè)(如圖),故只須即可,于是由
∴ 實數(shù)a的取值范圍為:<a<5}
點評:方程與函數(shù)是密切聯(lián)系著的兩個數(shù)學概念,方程的解是相應函數(shù)圖象交點的橫坐標,因此對一些解起來很困難的方程,用數(shù)形結合的方法求解是很重要的方法,本題通過構造指數(shù)函數(shù),常數(shù)函數(shù),用數(shù)形結合的方法,以形助數(shù)達到簡捷解題的目的。
構造法有利于提高轉(zhuǎn)化化歸思想的深刻性,從上述四個例子的解題實踐中,我們看到構造法在中學數(shù)學解題中所發(fā)揮出的化難為易的強大威力,要求教師在長期的教學過程中潛移默化的讓學生掌握。