曾一凡
引言:對有些數(shù)學(xué)問題,從幾何的角度去分析研究,或許能有新的發(fā)現(xiàn),從而得到更加形象的理解。下面,筆者將從幾道橢圓問題出發(fā),談一談數(shù)形結(jié)合對數(shù)學(xué)問題理解的幫助,看一看數(shù)形結(jié)合的思想又是如何應(yīng)用在極限等更廣泛數(shù)學(xué)領(lǐng)域上的。從而進(jìn)一步剖析思維如何從中得到鍛煉,數(shù)學(xué)素養(yǎng)又是如何提高的。
從以上解法不難看出,一切解題過程都順理成章,思維難度不大,屬于高中生必須掌握的解析幾何技巧。然而,這種做法并不形象,學(xué)生只是利用固定方法,套用公式,機(jī)械的計算罷了,并不能理解這個定理的內(nèi)涵。
再看下述證明,如果從幾何角度來看這道題,思路似乎清晰了不少。
若仔細(xì)思考該定理的內(nèi)容,我們可以把該結(jié)論改寫為:從橢圓的一個焦點(diǎn)出發(fā)射出一束光,打到橢圓的壁上后一定反射到另一個焦點(diǎn)上。
如果這樣提問,問題似乎很生動更形象了,隨之而來的,是一個非常有趣的解法,其中用到了橢圓的第一定義:
平面內(nèi)與兩定點(diǎn)的距離的和等于常數(shù)的動點(diǎn)的軌跡叫做橢圓。
首先有引理
我們可以驚異的看出,第二種方法似乎簡單了不少,這種證明只涉及到了橢圓的第一定義,證明過程甚至沒有代數(shù)數(shù)字出現(xiàn),而且,該證明過程極大的鍛煉了邏輯能力,也讓學(xué)生體會到了數(shù)學(xué)之趣。
雖說兩種方法都解決了這個問題,但它們體現(xiàn)的思維性卻是不一樣的。但是只用一個例子不能很好說明數(shù)形結(jié)合在數(shù)學(xué)問題中的作用。所以,用來論證數(shù)形結(jié)合的重要性還略顯不足,所以需要繼續(xù)將思維深入,看看在其他問題上會有什么結(jié)果。
歸納總結(jié):從這道例題我們可以看出來由事物的幾何性狀入手,采用數(shù)形結(jié)合的思考方式,會讓我們對二次曲線的問題有著更加深刻的理解。如果熟練運(yùn)用這種技巧,高考中最難的解析幾何問題就迎刃而解了。
結(jié)束語:許多題目實質(zhì)上蘊(yùn)涵著豐富的科學(xué)思想和內(nèi)涵,而用數(shù)形結(jié)合的辦法解決問題往往可以幫助我們接觸到問題的實質(zhì)。很多代數(shù)化的解法只是它的表現(xiàn)形式而已。通過幾道簡單的小題,可以理解到很多深層次的東西,從二次曲線到極限,從代換到放縮,切入的角度不同,但我們的解題方法相同——也就是數(shù)形結(jié)合。在數(shù)學(xué)問題上,其實有很大一部分題目是需要數(shù)形結(jié)合的,畢竟很多時候我們遇到的問題,會有機(jī)會讓我們思考其中的幾何意義。因此,只有具備了數(shù)形結(jié)合的思維和足夠的數(shù)學(xué)敏感度,才能夠?qū)㈦y問題迎刃而解。