福建省福州高級(jí)中學(xué)高三六班 梁含之
波利亞說過:掌握數(shù)學(xué)就意味著善于解題。解題是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中不可或缺的一環(huán),它既是培養(yǎng)知識(shí)運(yùn)用能力的必要途徑,也是鞏固所學(xué)知識(shí)的重要手段。作為高中生,我們一方面要善于接受老師的指導(dǎo),充分借力,另一方面也應(yīng)在平時(shí)的學(xué)習(xí)過程中積極探索和勤于思考,以期切實(shí)掌握一題多解能力并從中獲益。以下,筆者針對(duì)高中數(shù)學(xué)的一題多解問題談一些個(gè)人體會(huì),希望對(duì)高中同學(xué)有所助益。
顧名思義,一題多解即指在同一道題的基礎(chǔ)上,從多種角度思考,采用多種解題思路,運(yùn)用不同的方法解答。這要求解題者能夠逐層分析題目,對(duì)于關(guān)鍵的研究對(duì)象進(jìn)行多角度的觀察和分析,進(jìn)而找到每種角度的切入點(diǎn)和突破點(diǎn)。它能有效地拓寬解題者的解題思路,促進(jìn)發(fā)散性思維水平和靈活解題能力的提高。而由于一題多解中的不同解法往往涉及多個(gè)方面的數(shù)學(xué)思想及數(shù)學(xué)方法,因此它對(duì)于解題者綜合運(yùn)用知識(shí)以及靈活解題能力的提高有莫大助力。相信很多同學(xué)都有這樣的體會(huì):經(jīng)常進(jìn)行一題多解的訓(xùn)練,往往會(huì)在解題過程中找到更為簡便的解法,這正是一題多解能力得到提升的現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)。下面我們以高中數(shù)學(xué)中較為典型的多解問題為例對(duì)其具體應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)探討,以期能從中獲得若干有益而深刻的啟示。
例1:已知(z-x)2-4(x-y)(y-z)=0,試證明x、y、z成等差數(shù)列。
思路1:要想證明x、y、z為等差數(shù)列,必須求得x-y=y-z,而這一結(jié)論只能由已知條件推導(dǎo)得出,所以看到此題時(shí),最直觀的想法便是展開已知條件去尋求轉(zhuǎn)換。將(z-x)2-4(x-y)(y-z)展開并整理,不難得到x-y=y-z,即證得x、y、z成等差數(shù)列。
思路2:觀察已知條件(z-x)2-4(x-y)(y-z)=0,其中,x-y、y-z、z-x三項(xiàng)具有“對(duì)稱輪換”的特點(diǎn),那么我們就可以利用此特點(diǎn)采用換元法減少代數(shù)式中的字母數(shù)量,從而大大簡化轉(zhuǎn)換運(yùn)算。具體可設(shè)x-y=a,y-z=b,則易得x-z=a+b,這時(shí)已知代數(shù)式可轉(zhuǎn)換為(a+b)2-4ab=0,通過推導(dǎo)可得出a=b,即x-y=y-z,故x、y、z成等差數(shù)列。
思路3:仔細(xì)觀察代數(shù)式(z-x)2-4(x-y)(y-z),如果設(shè)z-x=b,x-y=a,y-z=c,則其便呈現(xiàn)出二次方程判別式的形式特點(diǎn),即b2-4ac,這就提供了利用二次方程判別式相關(guān)知識(shí)求解的可能。此時(shí),我們進(jìn)行分類討論:當(dāng)x-y=0時(shí),對(duì)已知條件推導(dǎo)易得z-x=0,所以有x=y=z,三者成等差數(shù)列;當(dāng)x-y不等于0時(shí),關(guān)于t的一元二次方程(x-y)t2+(z-x)t+(y-z)=0的判別式(z-x)2-4(x-y)(y-z)=0,所以方程有等根,而t=1為方程的一個(gè)根,所以方程的兩個(gè)根均為1,然后利用韋達(dá)定理即可順利求解。
評(píng)析:思路1是最容易想到的、常見的思路,雖然穩(wěn)妥可靠,但不免略顯呆板;思路2簡潔流暢,換元法的運(yùn)用十分巧妙,是最優(yōu)解法;思路3則需要仔細(xì)觀察和善于遷移才容易想到,其引入二次方程判別式的方法技巧性較強(qiáng),帶來的啟示值得重視并細(xì)細(xì)體會(huì)。
例2:已知a2+b2=1,x2+y2=1,求證ax+by≤1。
思路1:綜合運(yùn)用不等式的相關(guān)性質(zhì)即公式、定理,通過推理和運(yùn)算最終證明命題成立。就此題而言,平均值不等式的運(yùn)用十分關(guān)鍵,其簡證過程如下:因?yàn)閍x≤所以ax+by≤
思路2:利用三角換元法證明。觀察已知條件的形式,兩數(shù)平方和等于 1,所以可設(shè)a=sinα,b=cosα,x=sinβ,y=cosβ,得到ax+by=sinαsinβ+cosαcosβ=cos(α-β)≤ 1。
思路3:此題還可以運(yùn)用數(shù)形結(jié)合法來證明。在一個(gè)坐標(biāo)系中,x2+y2=1可看作是以原點(diǎn)為圓心,半徑為1的單位圓,而ax+by=聯(lián)系到點(diǎn)到直線距離公式,圓上任意一點(diǎn)M(x,y)到直線ax+by=0的距離均小于或等于圓的半徑1,即d==|ax+by|≤1,所以ax+by≤1。
評(píng)析:以上三種證明方法均屬于較為典型的基本方法。需要注意的是,思路3的應(yīng)用有其適用條件,帶有一定的局限性,在實(shí)際應(yīng)用過程中,我們要根據(jù)題目具體情況靈活使用。
綜上,筆者結(jié)合自身學(xué)習(xí)實(shí)踐,就高中數(shù)學(xué)一題多解提出了一些個(gè)人看法。總之,一題多解是高中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中必須具備的重要能力,我們應(yīng)在平時(shí)學(xué)習(xí)中勤于思考并善于總結(jié)反思。本文拋磚引玉,尚盼有識(shí)者指教。