曹 燁 (江蘇平潮高級(jí)中學(xué))
數(shù)列的知識(shí)點(diǎn)是高中數(shù)學(xué)中較為重要的一個(gè)部分,它與高中數(shù)學(xué)中其他方面的知識(shí)點(diǎn)連接得十分緊密,尤其是與函數(shù)存在著相關(guān)性,在分析數(shù)列的時(shí)候,往往可以從函數(shù)的概念、性質(zhì)和圖像方面來研究數(shù)列的一些問題,為高中數(shù)列問題插上函數(shù)思想的翅膀,往往能夠運(yùn)用函數(shù)的思想來巧妙地解決數(shù)學(xué)中遇到的一些難題。
在解決蘇教版高中數(shù)學(xué)中一些數(shù)列問題的時(shí)候,運(yùn)用函數(shù)的一些性質(zhì)和特點(diǎn)等,就可以在解決數(shù)列難點(diǎn)問題時(shí),根據(jù)函數(shù)將復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的問題,歸納演繹為進(jìn)行數(shù)學(xué)分析和演算中就可以來探究數(shù)列的最值問題。
涉及數(shù)列最值問題時(shí),我給同學(xué)們構(gòu)思了這樣的教學(xué)設(shè)計(jì),題目是這樣說的:已知數(shù)列{an},它的通項(xiàng)公式an=n2-5n-8(n∈N+),求an的最小值是多少?同學(xué)們?cè)趧倓偡治鲞@種類型題目的時(shí)候,往往很難將數(shù)列與函數(shù)問題聯(lián)系到一起,因此在講解的過程中首先要給同學(xué)們指出的是數(shù)列an=n2-5n-8可轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)f(x)=x2-5n-8,分析二次函數(shù)的圖像和性質(zhì)可以得到二次函數(shù)(fx)=x2-5n-8在區(qū)間單調(diào)遞減,在區(qū)間單調(diào)遞增,數(shù)列與函數(shù)的不同之處在于數(shù)列的取值范圍只取正整數(shù),即,這樣就可以通過二次函數(shù)巧妙地將數(shù)列的最小值求出來了,即(an)min={a2,a3}=-14。通過這道題目的分析,同學(xué)們就可以了解到數(shù)列與函數(shù)的關(guān)系,從圖像上來直觀地看,數(shù)列就是函數(shù)上所分布的一些孤立的點(diǎn)。
通過聯(lián)想和比較數(shù)列與函數(shù)的一些特性,就可以將數(shù)列的單調(diào)性問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)的單調(diào)性問題,運(yùn)用這種手段能夠輕松地突破數(shù)列在研究單調(diào)問題時(shí)所遇到的瓶頸問題。函數(shù)的性質(zhì)是同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)數(shù)列前早已熟稔于心的數(shù)學(xué)知識(shí),在學(xué)習(xí)數(shù)列或者做數(shù)列的相關(guān)練習(xí)題的時(shí)候,教師不斷地引導(dǎo)同學(xué)們將新知識(shí)與所學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行比較和聯(lián)想,在舊知識(shí)的基礎(chǔ)上不斷地進(jìn)行對(duì)于新知識(shí)的引申和發(fā)展,就能夠鍛煉同學(xué)們的數(shù)學(xué)思維能力,然后遇到數(shù)列中所涉及的關(guān)于單調(diào)性的難題就可以迎刃而解了。
關(guān)于數(shù)列單調(diào)性問題,我在教學(xué)設(shè)計(jì)中出了這樣的一道題目:已知數(shù)列的通項(xiàng)公式an=n2+λn,數(shù)列{an}是遞增數(shù)列,求實(shí)數(shù)的取值范圍是什么?在看到這道題目的時(shí)候大部分同學(xué)的反應(yīng)是懵著的狀態(tài),在引導(dǎo)學(xué)生處理這道題目的時(shí)候可以從函數(shù)單調(diào)性中的對(duì)稱軸方面的思路進(jìn)行解答,也可以在研究單調(diào)性后從拐點(diǎn)方面解答。由已知條件{an}為遞增數(shù)列,化解式子 an+1-an=(n+1)2+λ(n+1)-(n2+λn)=2n+1+λ>0,因?yàn)閷?duì)于所有的正整數(shù)都成立,所以對(duì)于λ>-2n-1這個(gè)式子恒成立,只需要得到λ>(-2n-1)max,然后我請(qǐng)同學(xué)們解這個(gè)不等式,得到λ>-3。對(duì)于這種題目的解法就是將數(shù)列問題轉(zhuǎn)化函數(shù)問題,根據(jù)二次函數(shù)在上[1,+∞)的單調(diào)性問題,然后結(jié)合不等式以及解不等式就可以求解出所求的未知數(shù)的取值范圍。這樣,利用二次函數(shù)的知識(shí)就可以巧妙地突破數(shù)列單調(diào)的瓶頸問題。
數(shù)列其實(shí)就是一種特殊的函數(shù),因此在研究數(shù)列問題的時(shí)候,比如涉及數(shù)列周期問題的時(shí)候,教師就可以不斷地引導(dǎo)同學(xué)們運(yùn)用函數(shù)的觀點(diǎn)來解決問題,很多函數(shù)都是具有周期性的。通過函數(shù)的觀點(diǎn)來指導(dǎo)數(shù)列,不僅可以幫助學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)到在高中數(shù)學(xué)中所學(xué)到的數(shù)列的本質(zhì)問題,還能在解決數(shù)學(xué)周期問題時(shí)借助函數(shù)思想和觀點(diǎn)來解決數(shù)列問題,這是高考命題中著力立意的主要思想,將數(shù)列涉及到周期性的問題進(jìn)行多元的轉(zhuǎn)化,就可以尋覓函數(shù)周期規(guī)律作為切入口解決問題。
在幫助同學(xué)們解決數(shù)列周期性問題的時(shí)候,我將其與函數(shù)問題做了相關(guān)的多元轉(zhuǎn)化,其中我?guī)椭瑢W(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了這樣一道題目:數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式,它的前項(xiàng)和n為Sn:,請(qǐng)學(xué)生們回答S2014:等于多少?要想解決這道題目的話,需要逐步地引導(dǎo)同學(xué)們先將數(shù)列問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)問題,根據(jù)數(shù)列的通項(xiàng)公式可以得到函數(shù)的解析式,然后可以判斷根據(jù)數(shù)列轉(zhuǎn)化的函數(shù)屬于三角函數(shù),根據(jù)三角函數(shù)的周期性,可以得到周期T=4,這樣的話可以得到:S2014:=4×503+1=2013。對(duì)于這種類型的題目,我們可以從題目中發(fā)現(xiàn)數(shù)列的通項(xiàng)能夠轉(zhuǎn)化為有關(guān)的函數(shù),這樣在構(gòu)造了函數(shù)以后,可以根據(jù)函數(shù)的周期性來解決在數(shù)列中遇到的難點(diǎn)問題。教師在解決這類型的題目的時(shí)候,可以不斷地引導(dǎo)學(xué)生架起數(shù)列和函數(shù)的橋梁。