常曉兵
(新疆大學(xué)附屬中學(xué) 新疆烏魯木齊830001)
高中數(shù)學(xué)常見三種解題思路的研究
常曉兵
(新疆大學(xué)附屬中學(xué) 新疆烏魯木齊830001)
高中數(shù)學(xué)題目繁多,很多學(xué)生都深陷題海,難以自拔。這就是在平時(shí)的訓(xùn)練中,只注重解題,而忽視了總結(jié)。造成學(xué)數(shù)學(xué)越學(xué)越累,感覺有做不完的題,直至筋疲力盡逐漸對(duì)數(shù)學(xué)失去興趣。很多題目都是有共同的解題思路,這需要我們做完題后“回頭看看”,把這些有共同特征的題目放在一起,就會(huì)看出他們的共同之處。
在浩瀚的題海中通過筆者的總結(jié)、歸納,以下三種方法在高中數(shù)學(xué)題目解題過程中出現(xiàn)的頻率非常高,現(xiàn)將這三種方法的解題思路、過程及常見題型總結(jié)精煉出來,方便廣大學(xué)子乘風(fēng)破浪,在題海中揚(yáng)帆遠(yuǎn)航。
對(duì)于某些數(shù)學(xué)問題,如果得知所求結(jié)果具有某種確定的形式,則可引進(jìn)一些尚待確定的系數(shù)(或參數(shù))來表示這種結(jié)果,然后利用已知條件通過變形與比較,根據(jù)恒等關(guān)系列出含有待定系數(shù)的方程(組),解之即得待定的系數(shù),進(jìn)而使問題獲解,這種常用的數(shù)學(xué)基本方法稱之為“待定系數(shù)法”。待定系數(shù)法的實(shí)質(zhì)是方程思想,這個(gè)方法是將待定的未知數(shù)與已知數(shù)統(tǒng)一在方程關(guān)系中,從而通過解方程(組)求得未知數(shù)。
運(yùn)用待定系數(shù)法求解問題,其基本步驟是:第一步,確定所求問題含有待定系數(shù)的解析式;第二步,根據(jù)恒等的條件,列出一組含待定系數(shù)的方程;第三步,解方程組或者消去待定系數(shù),從而使問題得到解決。
題型一:用待定系數(shù)法求函數(shù)的解析式
例1:已知函數(shù)f(x)=x2,g(x)為一次函數(shù),且一次項(xiàng)系數(shù)大于零,若f(g(x))=4x2-20x+25,求g(x)的表達(dá)式。
破題切入點(diǎn):一次函數(shù)的解析式具有固定的形式y(tǒng)=kx+b,求函數(shù)的解析式就是求出參數(shù)k,b,根據(jù)f(g(x))=4x2-20x+25,比較函數(shù)兩邊的系數(shù)即可解決問題。
題型二:用待定系數(shù)法解幾何問題
例2:若焦點(diǎn)在x軸上的雙曲線的一個(gè)焦點(diǎn)到一條漸近線的距離等于焦距的,則該雙曲線的漸近線方程是( )
答案:C
則它的一個(gè)焦點(diǎn)到一條漸近線的距離為d,
所以漸近線與x軸的夾角為30°,
總結(jié)提高:待定系數(shù)法解題的關(guān)鍵是依據(jù)已知,正確列出等式或方程.要判斷一個(gè)問題是否適用待定系數(shù)法求解,關(guān)鍵是看所求解的數(shù)學(xué)問題是否具有某種確定的數(shù)學(xué)表達(dá)式,如果有,就可以用待定系數(shù)法求解.例如數(shù)列求和、求函數(shù)式、求復(fù)數(shù)、解析幾何中求曲線方程等,這些問題都具有確定的數(shù)學(xué)表達(dá)形式,所以都可以用待定系數(shù)法求解.
綜合法:利用已知條件和某些數(shù)學(xué)定義、公理、定理等,經(jīng)過一系列的推理論證,最后推導(dǎo)出所要證明結(jié)論成立,這種證明方法叫做綜合法。
分析法:從要證明的結(jié)論出發(fā),逐步尋求使它成立的充分條件,直至最后,把要證明的結(jié)論歸結(jié)為判定一個(gè)明顯成立的條件(已知條件、定理、定義、公理等)為止,這種正面的方法叫做分析法。
綜合法往往以分析法為基礎(chǔ),是分析法的逆過程.但更要注意從有關(guān)不等式的定理、結(jié)論或題設(shè)條件出發(fā),根據(jù)不等式的性質(zhì)推導(dǎo)證明.分析法是逆向思維,當(dāng)已知條件與結(jié)論之間的聯(lián)系不夠明顯、直接,或證明過程中所需要用的知識(shí)不太明確、具體時(shí),往往采用分析法,特別是含有根號(hào)、絕對(duì)值的等式或不等式,從正面不宜推導(dǎo)時(shí),??紤]用分析法.注意用分析法證題時(shí),一定要嚴(yán)格按格式書寫。
題型一:綜合法在三角函數(shù)中的應(yīng)用
題型二:綜合法在立體幾何中的應(yīng)用
例4如圖,如圖,在三棱錐P-ABC中,D,E,F(xiàn)分別為棱PC,AC,AB的中點(diǎn).已知PA⊥AC,PA=6,BC=8,DF=5.
求證:(1)直線PA∥平面DEF;
(2)平面BDE⊥平面ABC.
證明:
(1)因?yàn)镈,E分別為棱PC,AC的中點(diǎn),
所以DE∥PA.
又因?yàn)镻A?平面DEF,DE?平面DEF,
所以直線PA∥平面DEF.
(2)因?yàn)镈,E,F(xiàn)分別為棱PC,AC,AB的中點(diǎn),PA=6,BC
又 因 為DF=5,故DF2=DE2+EF2,所 以 ∠DEF=90°,即DE⊥EF,又PA⊥AC,DE∥PA,所以DE⊥AC,因?yàn)锳C∩EF=E,AC?平面ABC,EF?平面ABC,所以DE⊥平面ABC,又DE?平面BDE,所以平面BDE⊥平面ABC。
綜合法和分析法是直接證明中兩種最基本的方法,也是解決數(shù)學(xué)問題時(shí)常用的思維方式.綜合法的特點(diǎn)是由原因推出結(jié)果,分析法的特點(diǎn)是由結(jié)果追溯到產(chǎn)生這一結(jié)果的原因.在解決問題時(shí),經(jīng)常把綜合法和分析法結(jié)合起來使用:根據(jù)條件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)去轉(zhuǎn)化結(jié)論,得到中間結(jié)論,根據(jù)結(jié)論的特點(diǎn)去轉(zhuǎn)化條件,得到另一中間結(jié)論,根據(jù)中間結(jié)論的轉(zhuǎn)化證明結(jié)論成立.
整體思想就是在研究和解決數(shù)學(xué)問題時(shí),通過研究問題的整體形式、整體結(jié)構(gòu)、整體特征,從而對(duì)問題進(jìn)行整體處理的解題方法.從整體上去認(rèn)識(shí)問題、思考問題,常常能化繁為簡(jiǎn),同時(shí)又能培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性.所謂整體化策略,就是當(dāng)我們面臨的是一道按常規(guī)思路進(jìn)行、局部處理難以奏效或計(jì)算冗繁的題目時(shí),要適時(shí)調(diào)整視角,把問題作為一個(gè)有機(jī)整體,從整體入手,對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面、深刻的分析和改造,以便從整體特性的研究中,找到解決問題的途徑和辦法.
題型一:整體處理問題的策略在函數(shù)中的應(yīng)用
例5:若函數(shù)y=f(x)的定義域?yàn)閇-1,1),則f(2x-1)的定義域?yàn)開_______.
破題切入點(diǎn) 本題是抽象函數(shù)的定義域問題,這類問題的解決要有整體意識(shí),把2x-1作為一個(gè)整體,其取值范圍與y=f(x)中的x取值范圍相同.解決這類問題要注意兩個(gè)問題,①等范圍代換,即將括號(hào)內(nèi)的式子作為一個(gè)整體考慮,取值范圍相同;②求定義域問題就是求自變量的取值范圍.
答案:[0,1)
解析:由y=f(x)的定義域?yàn)閇-1,1),則-1≤2x-1<1,
解得0≤x<1.
所以f(2x-1)的定義域?yàn)閇0,1).
題型二:整體處理問題的策略在三角函數(shù)中的應(yīng)用
破題切入點(diǎn):
與已知條件2sinθ-cosθ=1聯(lián)立,即可用t的代數(shù)式表示sinθ、cosθ,再根據(jù)sin2θ+cos2θ=1求得t的值.
解得t=0或t=2.
所以所求的值為0或2.
用整體思想解題過程簡(jiǎn)潔明快,而且富有創(chuàng)造性,有了整體思維的意識(shí),在思考問題時(shí)才能使復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化,優(yōu)化解題過程,提高解題的速度.強(qiáng)化整體意識(shí),靈活選擇恰當(dāng)?shù)恼w思想方法,可以大大提高學(xué)習(xí)效率.