翟愛國 沙國祥
有人說:學(xué)數(shù)學(xué)就是玩數(shù)學(xué)概念的.無論多難的題目,最終都會回歸到課本上的基本概念.概念,是我們思維、判斷的細胞!尤其在做錯有關(guān)概念的題目后,應(yīng)及時翻開課本,進一步理解、鞏固基本概念.首先應(yīng)注重“看”:把課本上與錯題相關(guān)的概念完整地看一遍,看清概念是怎樣嚴格而簡練地敘述的,其作用是什么;其次還應(yīng)注重“想”:想清楚為何要引進這個概念,概念的本質(zhì)是什么,關(guān)鍵詞有哪些;最后更應(yīng)注重“練”:挑選部分有代表性的、含有這類概念的習題演練一遍,體會如何運用概念解決問題.例如,
下列說法中,正確的有幾個?
(1)周期函數(shù)必有最小正周期;
(2)因為cos(π+1)≠cos1,所以π不是函數(shù)y=cosx的周期;
(3)函數(shù)y=sinx在(0,+∞)上是周期函數(shù);
(4)周期函數(shù)的圖象每隔周期區(qū)間長度重復(fù)出現(xiàn).
同學(xué)們,你認為有幾個正確?正確答案為3個.(2)(4)的正確性容易判斷.(1)(3)哪個對呢?我們一起回歸課本.課本上函數(shù)周期性的概念是這樣表述的:
一般地,對于函數(shù)f(x),如果存在一個非零的常數(shù)T,使得定義域內(nèi)的每一個x值,都滿足f(x+T)=f(x),那么函數(shù)f(x)就叫做周期函數(shù),非零常數(shù)T叫做這個函數(shù)的周期.
根據(jù)函數(shù)周期性的定義可知,函數(shù)y=sinx,存在一個非零的常數(shù)T=2π,在定義域(0,+∞)內(nèi)的每一個x值,都滿足f(x+2π)=f(x),所以函數(shù)y=sinx在(0,+∞)上是周期函數(shù),因此(3)正確.許多同學(xué)出錯的原因是,沒有從概念出發(fā)來判斷,而是武斷地認為,如果是周期函數(shù),它的定義域(0,+∞)的左端不應(yīng)該是有界限的.其實有些教輔用書上也有關(guān)于函數(shù)周期性的錯誤結(jié)論.比如:周期函數(shù)的周期不止一個,若T是周期,則kT(k∈Z,k≠0)一定也是周期.這里忽略了這個結(jié)論的前提是函數(shù)的定義域必包含元素±T,±2T,±3T,±4T,……但像y=sinx,x∈(0,+∞)這樣的函數(shù)的定義域并不包含-2π.
(1)對嗎?課本上沒有說周期函數(shù)必有最小正周期,實際上并不是所有的周期函數(shù)都有最小正周期的.例如,任意的非零常數(shù)都是常數(shù)函數(shù)f(x)=c(c常數(shù),x∈R)的周期,但因為正數(shù)集合中沒有最小者,所以f(x)沒有最小正周期.
一些同學(xué)考試時,思維不嚴謹,也會出概念方面的差錯.又如這樣一道題:
函數(shù)y=|tanx|的最小正周期是_________.
有的同學(xué)錯解為:
因為函數(shù)y=tanx的最小正周期是π,所以函數(shù)y=|tanx|的最小正周期是
由于受思維定式的影響,有的同學(xué)有一種不好的解題慣性:凡是題目相似的,都可以套用結(jié)論,不對題目認真分析、感悟題目的細微變化,從而看不清題目中包含的概念或原理的實質(zhì).
在學(xué)習正切函數(shù)的周期性之前,研究過函數(shù)y=|sinx|的周期性,由其圖象可知它的最小正周期是函數(shù)y=sinx最小正周期的一半,由此類比作出推理:y=|tanx|的周期就是y=tanx周期的一半.其實這是錯誤的,我們可以作出函數(shù)y=|tanx|的圖象,發(fā)現(xiàn)其最小正周期為π,與y=tanx的周期一樣.錯解引發(fā)我們注重思維過程,如本題中借助圖象來澄清周期的概念,而不輕易套用結(jié)論.在數(shù)學(xué)反思中,批判性思維對把握概念的本質(zhì)有著不可低估的作用.
怎樣才算是透徹理解和靈活運用一個概念?主要是看我們能否將概念進行類比遷移.我們看一個例子:
已知定義域為(0,+∞)的函數(shù)f(x)滿足:①對任意x∈ (0,+ ∞),恒有f(2x)=2f(x)成立;②當x∈ (1,2]時,f(x)=2-x.給出如下結(jié)論:
① 對任意m∈Z,有f(2m)=0;
② 函數(shù)f(x)的值域為[0,+∞);
③ 存在n∈Z,使得f(2n+1)=9;
④ “函數(shù)f(x)在區(qū)間(a,b)上單調(diào)遞減”的充要條件是“存在k∈Z,使得(a,b)?(2k,2k+1)”.
其中所有正確結(jié)論的序號是________.
本題的函數(shù)f(x),只給出了一小段區(qū)間上的解析式,十分抽象.在不了解題目中數(shù)學(xué)對象的特點和規(guī)律時,如果盲目硬做,勢必如霧里看花,水中望月.因此,現(xiàn)在解題的大方向是:了解這個函數(shù),找出其特點和規(guī)律.
仔細觀察,可以發(fā)現(xiàn)條件①f(2x)=2f(x)很像周期函數(shù)的條件f(x+2)=f(x),因此,我們可以將周期函數(shù)的概念進行類比遷移.類似于周期函數(shù),由一個周期中的函數(shù)值和函數(shù)性質(zhì)可以推知其他周期中的函數(shù)值和函數(shù)性質(zhì).借助條件②,根據(jù)已知的一個小區(qū)間上的函數(shù)表達式,由近及遠,推而廣之,探尋規(guī)律.
由此,我們找到規(guī)律(一般模式):
當x∈(2m,2m+1]時,f(x)=2m+1-x,其中,m=0,1,2,…
如果我們作出f(x)的圖象的草圖(請你自己作),則更可以把f(x)的真面目看得真真切切、明明白白!由此不難判定正確答案是①②④.
在復(fù)習知識時,還要理清概念之間的聯(lián)系,把握哪些概念是基本的、核心的,哪些概念是派生的.例如,
(根據(jù)湖北省高考試題改編)定義在(-∞,0)∪ (0,+∞)上的函數(shù)f(x),如果對于任意給定的等比數(shù)列{an},{f(an)}仍是等比數(shù)列,則稱f(x)為“保等比數(shù)列函數(shù)”.現(xiàn)有定義在 (-∞,0)∪(0,+∞)上的如下函數(shù):
①f(x)=x2;②f(x)=2x;③④f(x)=ln|x|.
則其中是“保等比數(shù)列函數(shù)”的f(x)的序號為________.
這道題把函數(shù)概念、等比數(shù)列概念融為一體,揭示了二者的聯(lián)系,同時引入了一類新的函數(shù)的概念:“保等比數(shù)列函數(shù)”.
初見此題,你會對其中的新概念覺得陌生,其實只要以第①個函數(shù)f(x)=x2探路,它相當于問:已知等比數(shù)列{an},則各項平方后所得數(shù)列是否為等比數(shù)列?呵呵,原來不過如此!這類題目你一定做得很多,關(guān)鍵是運用等比數(shù)列的概念去判斷;又如第③個函數(shù)也可保數(shù)列等比性不變;由第④個函數(shù)f(x)=ln|x|生成的數(shù)列{ln|an|}則是等差數(shù)列,一般不是等比數(shù)列,由此可以真正理解為何等比數(shù)列與等差數(shù)列有很多類似的性質(zhì),它們通過對數(shù)概念和對數(shù)運算的性質(zhì)密切聯(lián)系在一起;第②個函數(shù)也可根據(jù)新的概念推知不是“保等比數(shù)列函數(shù)”.這里,要充分理解函數(shù)概念的本質(zhì)與作用:“對應(yīng)”,更準確地說是“變換”,即給出一個等比數(shù)列,對所有項進行平方(或開方、取對數(shù))等變換,得到一些新數(shù)列,其中有些新數(shù)列還是等比數(shù)列,有些則不是.本題要求考生對函數(shù)、數(shù)列、對數(shù)的概念、作用以及幾種基本初等函數(shù)的性質(zhì)有深刻的理解,并具有綜合運用函數(shù)、數(shù)列知識解決問題的能力.
柏拉圖說:“優(yōu)秀是一種習慣.”好的思維習慣使人終身受益.希望同學(xué)們能養(yǎng)成用概念思考的習慣!