江蘇省溧陽中學(xué) 彭婷奕
作差法指的是應(yīng)用有理數(shù)或式子的減法運算來比較兩個有理數(shù)或式子的大小,因為是比較兩個有理數(shù)或式子A與B的大小,需先求出A與B的差,即A-B,再結(jié)合計算結(jié)果來判斷。作差法與作商法一樣,都是比較兩數(shù)或兩式大小的慣用方法,高中數(shù)學(xué)教師在日常教學(xué)中要結(jié)合具體題目展開教學(xué),讓學(xué)生有效應(yīng)用作差法來判斷兩個有理數(shù)或式子差的結(jié)果。
作差法的步驟是先設(shè)要比較的式子A與B,作差:A-B;變形:對式子A-B進行化簡;判斷結(jié)果;得出結(jié)論A>B,A=B或A<B。在高中數(shù)學(xué)課程教學(xué)中,不少題目的解答都需要用到分類討論思想,教師需引導(dǎo)學(xué)生合理應(yīng)用作差法結(jié)合分類討論思想解題,也就是將差式因式分解后,部分因式一些量的取值和符號有關(guān),這就要用到分類討論思想判斷來符號。
在上述案例中,學(xué)生需對a的兩種情況進行分類討論,不過要注意確定分類的標(biāo)準(zhǔn),堅持不遺漏、不重復(fù)的原則,最終通過合理分類對兩個式子進行作差判斷,從而得出結(jié)果。
在高中數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,要想有效運用作差法來解題,教師可巧妙結(jié)合函數(shù)思想,即把兩個有理數(shù)或式子的差當(dāng)作某一變量的函數(shù),通過對函數(shù)解析式的變形與整理,結(jié)合函數(shù)知識判斷結(jié)果的符號。對此,高中數(shù)學(xué)教師在日常教學(xué)中,應(yīng)該引領(lǐng)學(xué)生根據(jù)題設(shè)條件把所求的問題轉(zhuǎn)化為對某一函數(shù)性質(zhì)的討論,再應(yīng)用作差法處理題目,使問題得到解決。
比如:已知A=x2+4x,B=5x-3,試比較A和B的大小。
解答:兩式相減得出新函數(shù)f(x)=x2+4x-(5x-3)=x2-x+3=,即,也就是f(x)>0,結(jié)果為A>B。
再如:已知a∈R,x∈R,比較x2-x+1和-2a2-2ax的大小。
解答:兩式相堿得出f(x)=x2-x+1-(-2a2-2ax)=x2-x+1+2a2+2ax,化簡后得出x2+(2a-1)x+(2a2+1)。根據(jù)題意得知Δ=(2a-1)2-4(2a2+1)=-4a2-4a-3=-(2a+1)2-2 < 0,由于 f(x)是二次函數(shù),且圖像開口向上,那么f(x)>0,則A>B。
如此,學(xué)生通過作差法將這兩個例題中的式子相減,均得出關(guān)于x的二次函數(shù),第一道題結(jié)合配方法求出函數(shù)的值域,對大小進行比較,第二道題則根據(jù)函數(shù)圖像的特征來比較大小。
劃歸與轉(zhuǎn)化思想其實就是把未知變?yōu)橐阎?,將作差后的式子轉(zhuǎn)化為可以采用已知條件來判斷結(jié)果符號的因式。轉(zhuǎn)化方法通常是配方法與分解法;轉(zhuǎn)化結(jié)果一般是常數(shù)、部分因式的積、常數(shù)與一些平方和。所以,高中數(shù)學(xué)教師應(yīng)當(dāng)帶領(lǐng)學(xué)生將一些抽象問題轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w問題,尋求抽象問題的解題規(guī)律,使其找到問題解決的方法與突破口,增強他們的學(xué)習(xí)自信。
如:已知x>3,比較x3+3和3x2+x的大小。
解析:設(shè)x3+3=A,3x2+x=B,那么A-B=x3+3-(3x2+x)=x2(x-3)-(x-3),將式子化簡變形后轉(zhuǎn)化成(x-3)(x+1)(x-1),由于題目中給出x>3,所以x-3>0,x+1>0,x-1>0,則(x-3)(x+1)(x-1)>0,即為x3+3>3x2+x。
隨后組織學(xué)生反思:該道題目為確定差的符號,在變形中要用到因式分解,以此得出判斷結(jié)果;思維過程:無法做到直接判斷——轉(zhuǎn)化(難以確定差的符號)——轉(zhuǎn)化(判斷積的符號)——轉(zhuǎn)化(判斷積中因式的符號)。
針對上述案例,學(xué)生搭配劃歸與轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想正確使用作差法,通過合理轉(zhuǎn)化將題目中的因式由減法變成乘法,以此開闊解題思路和活化思維,快速求出正確答案。
總而言之,在高中數(shù)學(xué)教學(xué)活動中,教師需充分意識到作差法對解題的作用和效果,輔助學(xué)生學(xué)會正確應(yīng)用作差法來解題,并科學(xué)融合分類討論、函數(shù)、劃歸與轉(zhuǎn)化等數(shù)學(xué)思想,傾力培養(yǎng)思維能力和解題能力,使其掌握更多的解題技巧和規(guī)律,構(gòu)建高效的數(shù)學(xué)課堂,讓學(xué)生實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。