王 歡
(安徽省合肥市第十中學(xué),安徽 合肥)
“三疑三探”教學(xué)模式包括“設(shè)疑自探”“解疑各探”“質(zhì)疑再探”三個環(huán)節(jié),通過疑問與探究相結(jié)合的教學(xué)手段,促進(jìn)學(xué)生學(xué)會主動提出問題,獨立思考問題,合作探究問題,同時養(yǎng)成敢于質(zhì)疑、善于表達(dá)、認(rèn)真傾聽、勇于評價和不斷反思的良好品質(zhì)和習(xí)慣.
例題 已知曾>0,贈>0 且 2曾+8贈-曾贈=0,求曾+贈的最值.
T:思考,盡可能想出更多的解法.
S1:(解法一)由 2曾+8贈-曾贈=0 知
故曾+贈≥10.
T:利用基本不等式求出了最小值,是一種常見的解法,還有疑問嗎?
S2:沒有驗證等號成立條件,當(dāng)曾=2贈時取等號.
T:S2同學(xué)很細(xì)心,等號成立條件很重要,這是個容易忽略的地方,需要特別注意.
S3:用基本不等式只能求出最小值,怎么來證明沒有最大值呢?
S4:由知,如果令曾=8,為了滿足等式成立條件,須贈∞+∞,此時(曾+贈)∞+∞,故沒有最大值.
S5:我還想到了另外一種解釋,基本不等式其實就是對勾函數(shù)的一種特例,令,可知,此時化成一個關(guān)于t的對勾函數(shù),根據(jù)函數(shù)圖象可知,值域為[18,+∞),即無最大值.
T:這兩位同學(xué)分別從兩個角度來說明問題,第一位同學(xué)使用了數(shù)學(xué)中極限的思想,第二位同學(xué)對基本不等式的本質(zhì),即對勾函數(shù),有很深刻的理解.
S6:我也利用基本不等式解出了這道題目,由 2曾+8贈-曾贈=0 知,進(jìn)而故求出最小值為16.
T:這位同學(xué)用了兩次基本不等式,進(jìn)而求出最值.
S7:為什么兩種做法得到的答案不同呢?
S8:(馬上回答)他的做法不對,在第一次使用基本不等式等號時成立的條件是2曾=8贈,而第二次是曾=贈,顯然兩者不可能同時滿足,故等號條件無法成立.
T:不錯,利用基本不等式求最值,一定要注意三個基本條件,特別是在多次使用基本不等式的時候,一定要注意等號成立條件是否相同.
S9:(解法二)由 2曾+8贈-曾贈=0 知,(曾-2)(贈-8)=曾贈-2曾-8贈+16=16,故
T:S9同學(xué)非常聰明,巧妙地運用了配湊的方法進(jìn)行求解.配湊法是一種較為高級的方法,需要平時的積累加上一定的靈感.
S10:(解法三)由 2曾+8贈-曾贈=0 知,此時,由曾>0知曾-8>-8,故f(曾)∈(-∞,2]∩[18,+∞),無最值.
T:用含有曾的代數(shù)式表示贈,進(jìn)行替換,再利用基本不等式求最值,這也很常用的一種解法,可是得到的答案與前面不妥,他的解法有什么不妥的地方嗎?
S11:我認(rèn)為他做得不對,當(dāng)?shù)玫綍r,因為贈>0,故>0,從而曾>8,此時,曾+贈的范圍是[18,+∞),與前兩種解法的答案就一致了.
T:很好,S10同學(xué)只看到了題目中曾>0的條件,而S11同學(xué)能看到隱含的條件這也提醒我們在做題的時候要注意挖掘隱含條件.
T:以上的第一、第三種解法都是解決此類題目的常用方法,現(xiàn)在請大家回過頭來再看解題方法、過程,勇于提出你的疑問,進(jìn)而探尋解法背后更加深刻的數(shù)學(xué)本質(zhì).
S12:第一種解法使用的是基本不等式,但是只有一個最值,而且這個最值還需要在等號成立的條件下才能求出,這就為解題帶來了不便,在第一種解法中,可以明顯感覺到這一點,我認(rèn)為,基本不等式既然源于對勾函數(shù),那么它的數(shù)學(xué)本質(zhì)就應(yīng)該是函數(shù),求此類最值問題,也就轉(zhuǎn)化為求對應(yīng)函數(shù)在所給區(qū)間上的最大值和最小值.
S13:我同意上一位同學(xué)的觀點,運用基本不等式求解還有另外一個難點,就是如何配湊成標(biāo)準(zhǔn)形式,這需要一定的技巧,往往不容易想到.
T:以上兩位同學(xué)對第一種解法的本質(zhì)把握得非常到位,需要提醒的一點是S12同學(xué)在表述上有點問題,“最值”是函數(shù)性質(zhì)的一個特定名稱,這也提醒我們在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的時候一定要注意語言的嚴(yán)謹(jǐn)性.函數(shù)思想是貫穿高中數(shù)學(xué)的一條主線,通過基本不等式這一章的學(xué)習(xí),大家需要進(jìn)一步加強(qiáng)對對勾函數(shù)的掌握.
S14:老師,可不可以把所求的代數(shù)式曾+贈看作是一個關(guān)于兩個變量曾和贈的函數(shù)解析式,進(jìn)而把求曾+贈的范圍轉(zhuǎn)化為求一個關(guān)于兩個變量的函數(shù)在定義域上的值域?
T:這位同學(xué)提出了一個很大膽的想法,把所求看出函數(shù),也就是f(曾,贈)=曾+贈,這是函數(shù)嗎?如果是函數(shù),它又是什么函數(shù)呢?
S15:我認(rèn)為f(曾,贈)=曾+贈是一個關(guān)于兩個變量的函數(shù),之前我們學(xué)習(xí)的都是關(guān)于一個變量的函數(shù),叫做一元函數(shù),那么這個就應(yīng)該是二元函數(shù).
T:很好,有同學(xué)已經(jīng)給出了這種函數(shù)的名字,同學(xué)們準(zhǔn)備如何來研究二元函數(shù)呢?
S16:根據(jù)以前學(xué)習(xí)函數(shù)的經(jīng)驗,我認(rèn)為可以先作出函數(shù)的圖象,然后直接找出在給定定義域內(nèi)函數(shù)的值域即可.
T:這是一種很好的思路,只可惜以我們現(xiàn)在的知識還不能直接作出二元函數(shù)的圖象,還有同學(xué)有其他思路嗎?
S17:學(xué)完一元方程,學(xué)習(xí)二元方程的時候,使用的方法是“消元法”,這種消元的思想可以用來求解二元函數(shù)的值域,例如,例題中的第三種做法使用的是代換的方法,將代入f(曾,贈)=曾+贈得到,即轉(zhuǎn)化為求一元函數(shù)f(曾)在[8,+∞)的值域.其數(shù)學(xué)本質(zhì)就是消元的思想.
T:很好,這位同學(xué)用類比的方法,找到了求解二元函數(shù)的一種方法——“消元法”,消元的目的是將二元函數(shù)轉(zhuǎn)化為所熟悉的一元函數(shù)來求解.今天,我們首次給出二元函數(shù)這個概念,請同學(xué)們總結(jié)一下,在不等式這一章,還遇到過哪些二元函數(shù)的題目呢,又是如何求解的呢?
S18:題目:已知葬≥0,遭≥0,葬+遭=1,求的范圍.解法:通過基本不等式或消元法求解.
S19:題目:已知曾,贈滿足條件的取值范圍.解法:運用幾何意義求解.
T:通過解答同學(xué)們給出的題目,我們進(jìn)一步認(rèn)識了二元函數(shù),同時也總結(jié)出了求解二元函數(shù)給定條件求最值問題的三種常用解法,即消元法、基本不等式法和幾何意義法.同學(xué)們今后見到有關(guān)二元函數(shù)問題時,要注意總結(jié)做法.在這個題目的三種不同解法中,函數(shù)思想作為連接其中的紐帶,使得各種做法之間又相互聯(lián)系,使得數(shù)學(xué)這門課程更加縝密!這也要求同學(xué)們在以后的學(xué)習(xí)中在注重一題多解的同時,也要思考如何多解歸一,體會數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的樂趣.
認(rèn)知心理學(xué)家認(rèn)為,創(chuàng)新來自基本的認(rèn)知過程,就本質(zhì)而言,創(chuàng)新是廣義的認(rèn)知,當(dāng)原認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)化(推理)時出現(xiàn)斷線(疑問),二者都必須借助質(zhì)疑、解疑才能重新建構(gòu),進(jìn)而融會貫通,建立新認(rèn)知結(jié)構(gòu).
在自由質(zhì)疑、解疑合探的過程中,一方面,教師更容易發(fā)現(xiàn)學(xué)生數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的斷鏈處,從而進(jìn)行有效的彌補(bǔ)(例如S5同學(xué)在使用兩次基本不等式時沒有考慮等號成立條件,暴露出他的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中“未能理解基本不等式的數(shù)學(xué)本質(zhì)”的問題);另一方面,學(xué)生對原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中內(nèi)容、關(guān)系重新審視反思,可能有所發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新,從而進(jìn)行數(shù)學(xué)知識、結(jié)構(gòu)的重新建構(gòu).(例如同學(xué)創(chuàng)新性地提出二元函數(shù)這個概念,在眾人合力探索之下,總結(jié)歸納出求解二元函數(shù)條件極值的幾種常見方法).由此可見,創(chuàng)新始于質(zhì)疑,終于探索,要想創(chuàng)新必先敢于質(zhì)疑,想要創(chuàng)新必先勇于探索.“三疑三探”教學(xué)模式之所以能夠培養(yǎng)出創(chuàng)新性人才,其本質(zhì)盡在“疑探并舉”中.