胡靜
[摘 要] 整體法是一種重要的數(shù)學(xué)思想,在高中教學(xué)階段的應(yīng)用及其廣泛,是解決復(fù)雜數(shù)學(xué)題的不二法寶.為了提高高中生整體的數(shù)學(xué)素養(yǎng),養(yǎng)成良好的解題習(xí)慣,教師要學(xué)會在平常教學(xué)中向?qū)W生灌輸整體法的使用思路,為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供便利.
[關(guān)鍵詞] 整體思想;高中數(shù)學(xué);簡單教學(xué)
在當(dāng)今環(huán)境下,課程改革活動正在如火如荼地進行,新型的課堂教學(xué)模式正在席卷高中數(shù)學(xué)課堂. 作為數(shù)學(xué)教師也要適應(yīng)時代的步伐,爭做改革的領(lǐng)跑者,摒棄以往腐舊的教學(xué)模式,開創(chuàng)對學(xué)生有益的教學(xué)方式,全面提升學(xué)生的整體數(shù)學(xué)素養(yǎng). 整體法作為一種便捷的解題工具,是教師實現(xiàn)輕松教學(xué)、簡單教學(xué)的秘密武器,只要教師能夠應(yīng)用得當(dāng),數(shù)學(xué)課堂一定會精彩紛呈. 筆者本人具有多年高中數(shù)學(xué)教學(xué)經(jīng)驗,對如何在課堂教學(xué)中以及習(xí)題訓(xùn)練中滲透整體法的使用具有一定的研究與探索,下面簡要介紹幾點經(jīng)驗,不足之處,敬請斧正.
整體代入,絕處逢生
整體代入是整體法最直接、最明顯的表現(xiàn)方式,就是將若干個式子組合在一起看作一個整體,通過直接或者間接的方法代入另一個式子當(dāng)中,使解題過程變得簡單,避免煩瑣的計算過程,于絕處逢生,給學(xué)生的解題帶來希望.
整體代入在高中的各個階段都會應(yīng)用,就連最簡單的長方體教學(xué)中也會出現(xiàn)這種方法的使用. 教師在平時授課中,為了讓學(xué)生更快、更好地吸收知識、理解知識,一定要將教學(xué)內(nèi)容變得簡單,利用整體法就是不錯的選擇. 例如,當(dāng)我們學(xué)完長方體的相關(guān)知識后,筆者都會向?qū)W生布置這樣的習(xí)題:已知長方體的全面積是11,十二條棱長總和為24,那么請分析這個長方體的一條對角線的長度為多少. 面對這道題,一般的解題思路是先假設(shè)長方體的長、寬、高分別為a,b,c,根據(jù)已知條件分別求出a,b,c的值,然后再依據(jù)對角線長的公式即d=進行計算. 但是我們明顯會發(fā)現(xiàn)根據(jù)已知條件無法求出a,b,c的值,因此我們就需要考慮其他的方法. 我們可以先將對角線長的公式進行變形,然后再考慮接下來怎樣計算,d==,根據(jù)這個式子,我們可以發(fā)現(xiàn)只需要求出a+b+c和ab+bc+ca即可. 再根據(jù)已知條件列出下列式子:2(ab+bc+ca)=11,4(a+b+c)=24,這樣我們就可以分別求出兩個需要的式子的值,代入表達式中可以得出d=5. 在這道題的解決過程中,我們就采用了整體代入的思想,因而才使得題目得以解決. 如果僅僅采用正常的思路進行求解,這道題目也是無法計算的,由此可見整體代入的重要性.
整體代入在很多數(shù)學(xué)知識中都可以應(yīng)用,都能夠起到簡化題目的作用. 教師要在平常教學(xué)中不斷地去探索、發(fā)現(xiàn)更多的整體代入例題,并及時地與學(xué)生進行分享,用以擴寬學(xué)生的視野,增加學(xué)生的解題經(jīng)驗.
整體換元,柳暗花明
整體法是高中的重點知識,有很多問題只能夠通過整體法才能夠解決,因此教師要提示學(xué)生提高警惕,將整體法的各種應(yīng)用都熟記于心,這樣在應(yīng)用時才能夠信手拈來,避免出現(xiàn)卡在讀題階段不知如何下手的尷尬局面.
整體換元屬于研究新元性質(zhì)方面的知識,在多項式部分應(yīng)用較多,它能夠?qū)㈩}目進行轉(zhuǎn)化,變得簡單易解.當(dāng)教師在教學(xué)多項式方面知識時,一定要確保學(xué)生能夠獨立應(yīng)用整體換元的思想解決實際問題,因為在高考中這個考點也會頻繁出現(xiàn). 下面以一道簡單的例題為例,介紹整體換元使用的妙處. 請計算(a1+a2+…+an-1)(a2+a3+…+an-1+an)-(a2+a3+…+an-1)(a1+a2+…an)的值. 面對多項式與多項式乘積的題目,一般的思路是將括號打開,逐一進行計算,但是本題給出的并不是具體數(shù)字,而且數(shù)字較多,這種方法根本不適合用來解這道題. 這時我們就需要向整體換元法求助,將題目轉(zhuǎn)化成簡單的形式,能夠一眼看出解題思路即可. 整體法重要的思想就是要求大同存小異,進行整體變換,題目就會變得簡單. 設(shè)a2+a3+…+an-1=x,則原式=(a1+x)(x+an)-x(a1+x+an),注意將式子打開并進行化簡計算,就會得出原式=a1an,由此就可以得出正確答案.根據(jù)解題過程可知,雖然我們假設(shè)a2+a3+…+an-1=x,但是在后面的計算中可以直接將x消去,并不影響整道題目的解題程序. 在此也能夠看出整體換元的妙處,將復(fù)雜的式子變得簡單,使式子變換到學(xué)生可以接受的程度,之后再進行化簡計算就會顯得異常簡單了.
多項式的計算是高中的重點知識,教師一定要想方設(shè)法幫助學(xué)生突破這個教學(xué)難點,將整體換元法把握透徹,讓學(xué)生有信心去面對復(fù)雜的高考,在考試中平穩(wěn)地拿下高分.
整體變形,水到渠成
整體變形既是整體法的一種應(yīng)用實例,又是思維轉(zhuǎn)換的具體表現(xiàn),需要學(xué)生擁有獨特的眼光,發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)所在.只有抓住問題的主要矛盾,才能夠想到合適的變形方法,將問題轉(zhuǎn)化為熟悉的內(nèi)容,加快解題速度.
在使用整體變形這種解題方法時,學(xué)生首先要對題目有一個完整的認(rèn)識,找到問題的關(guān)鍵才能夠水到渠成地解決問題. 當(dāng)我們在學(xué)習(xí)數(shù)列知識時,教師都會向?qū)W生講授整體變形的應(yīng)用實例,提高學(xué)生對數(shù)列的認(rèn)識. 其實,只有在講解數(shù)列知識時才是傳授整體法的最佳時機,整體法是解決數(shù)列問題的法寶.數(shù)列知識較強的學(xué)生,整體法的應(yīng)用都會十分熟練. 例如,學(xué)生在習(xí)題訓(xùn)練中,都會遇到這樣的題目:已知數(shù)列{an}的通項公式為an=(2n-1)xn(x≠1),求出此數(shù)列的前n項和Sn. 解決此題時,一般思路是先求出數(shù)列的前幾項,之后再決定采用何種方式解題. 利用通項公式可以求出a1=x,a2=3x2,a3=5x3……觀察這前幾項可以發(fā)現(xiàn),這個數(shù)列既不是等差數(shù)列也不是等比數(shù)列,這時在進行前n項和求解時,我們不可以根據(jù)數(shù)列的相關(guān)公式直接求出. 所以我們要采用其他的方法,先寫出前n項和Sn的公式:Sn=x+3x2+5x3+…+(2n-1)xn,觀察式子,我們可以將式子兩邊同時乘x,將式子進行整體變形,得到xSn=x2+3x3+5x4+…+(2n-1)xn+1,然后再將上面兩個式子相減,就可以求出Sn. 具體計算過程比較簡單,在此不再贅述. 這種解題方式,就是在原有的式子的基礎(chǔ)上構(gòu)造一個新的與題目相關(guān)的式子,二者進行恰當(dāng)?shù)倪\算,就可以得出Sn的值.
整體變形法開拓了一種新的解題思路,增加了學(xué)生解題的砝碼,使學(xué)生能夠輕松地解決數(shù)列的相關(guān)知識.
整體補形,迎刃而解
立體幾何是學(xué)生進入高中以來所學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)知識中最需要想象力的知識模塊,因此也是很多想象力匱乏的學(xué)生的學(xué)習(xí)軟肋,他們無法找出圖形中需要的線段或者圖形,也就不能得到合適的解題方法. 整體補形能夠幫助學(xué)生在立體幾何的學(xué)習(xí)中搭建全新的視角,有利于學(xué)生抓住問題的重點,找到最佳解題途徑.
利用整體補形法解決立體幾何相關(guān)問題是一個專題,教師在進行總復(fù)習(xí)時,可以抽出一定的時間進行專門的知識總結(jié)以及擴展,讓學(xué)生對整體補形有一個全面的把握,增多學(xué)生的解題技巧. 在專題訓(xùn)練中,教師要盡可能多地選擇具有代表性的題目,讓學(xué)生每做一道題目都會有獨特的收獲,能夠?qū)W(xué)生的思維模式起到促進的作用. 例如,當(dāng)筆者在組織學(xué)生進行復(fù)習(xí)時,都會留下這樣的題目:如圖1所示,在三棱錐P-ABC中,三組對棱相等,并且PA=13,PB=14,PC=15,求出這個三棱錐的體積.
按照常規(guī)的解題思路,求解三棱錐的體積要先求出其底面積,然后再求出其高,之后再利用所學(xué)公式進行求解. 但是在這道題目中,底面積容易求出,高卻不好求,因此我們就需要考慮其他方法. 在根據(jù)已知條件三組對棱相等,可以聯(lián)想到長方體對面不平行的對角線也具有此性質(zhì),從而我們可以將三棱錐補成一個長方體,如圖2所示,從而能夠快速地解決問題. 整體的解題思路就是三棱錐P-ABC的體積等于長方體的體積減去4個三棱錐A-BCD的體積,代入相關(guān)的數(shù)據(jù)就可以輕松地求出答案.
這道題目就將三棱錐與長方體巧妙地聯(lián)系到了一起,是一道不錯的綜合性題目,教師要為學(xué)生多多準(zhǔn)備類似的題目進行訓(xùn)練.
總之,當(dāng)我們在解決數(shù)學(xué)問題時,如果能夠仔細(xì)觀察問題,找出題目的主要矛盾,在大處著眼把握全局,合理巧妙地利用整體法進行解題,都會起到事半功倍的效果,整體提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng).