摘 要:數(shù)無形時少直覺,形少數(shù)時難入微。為了培養(yǎng)學生的數(shù)形結(jié)合意識,要引導學生明察數(shù)形結(jié)合的誤區(qū),明確克服誤區(qū)的有效對策,做好數(shù)形轉(zhuǎn)化,完善數(shù)學思想,增強解題的精確性、嚴密性。
關(guān)鍵詞:數(shù)形結(jié)合;誤區(qū);對策
數(shù)形結(jié)合是數(shù)學中一個重要思想,我國著名數(shù)學家華羅庚就強調(diào)“數(shù)無形時少直覺,形少數(shù)時難入微;數(shù)與形,本是相倚依,焉能分作兩邊飛”。我們要引導學生明察自己在學習中運用數(shù)形結(jié)合的誤區(qū),科學使用“數(shù)形結(jié)合”,以形助數(shù)、以數(shù)輔形,做好數(shù)形轉(zhuǎn)化,增強解題的精確性、規(guī)范性、嚴密性,完善和發(fā)展自身的數(shù)學思想。
一、 運用“數(shù)形結(jié)合”思想中的常見誤區(qū)
(一) “形”與“數(shù)”不相匹配、不精確
數(shù)形結(jié)合必須“數(shù)”與“形”匹配,方能相得益彰,實現(xiàn)以形助數(shù)、以形想數(shù),促進數(shù)形轉(zhuǎn)化。但有的學生在繪制圖形時的不精確,就會導致借助圖形解讀“數(shù)”時出現(xiàn)錯誤。
例1:方程sinπx=x4的解的個數(shù)是( )
A. 5 B. 6 C. 7 D. 8
解:將方程的解轉(zhuǎn)化為函數(shù)圖像的交點。在同一平面直角坐標系中畫出y1=sinπx和y2=x4的圖象(如圖)。
已知y1與y2在第一象限共有4個交點,又因為兩者都是關(guān)于原點對稱的奇函數(shù),所以可得在第三象限,兩者也有4個交點。所以y1與y2共有8個交點,所以根據(jù)圖像得答案為D。
該生之所以錯解此題,就是因為在畫函數(shù)圖像時由于觀察不仔細或者圖像不夠準確,使得函數(shù)圖像畫錯,并且在錯的基礎上,忽視了原點也作為兩者交點的事實,最終得到了錯誤的答案。
(二) 忽視題目條件,“數(shù)”轉(zhuǎn)“形”不等價
數(shù)形結(jié)合,就是用數(shù)表示形,用形顯示數(shù),兩者必須是統(tǒng)一的。有些學生在運用數(shù)形結(jié)合時,忽視了題目中的相關(guān)條件,片面地進行數(shù)形結(jié)合或轉(zhuǎn)化,結(jié)果導致數(shù)轉(zhuǎn)形不等價而解題錯誤。
例2:已知sin2α+sin2β=2sinα+2sinβ-1,求t=sinα+sinβ的取值范圍
解:先把已知等式化為(sinα-1)2+(sinβ-1)2=1。
令u=sinα,v=sinβ,則(u,v)的軌跡為圓心為(1,1),半徑為1的圓。函數(shù)t=u+v即函數(shù)v=-u+t。該函數(shù)與圓必有交點。故由圖像可知t的取值范圍為2-2≤t≤2+2。
該生錯解原因就在于“在令u=sinα,v=sinβ時,忽視了u和v的取值范圍,即-1≤u≤1,-1≤v≤1”,從而導致作圖出現(xiàn)錯誤,因此得到錯誤答案。
(三) 盲目使用數(shù)形結(jié)合,設置解題障礙
數(shù)形結(jié)合的目的是為了讓解答試題更為簡潔、更為準確,并非為了運用原理而進行“數(shù)形結(jié)合”。有些學生認為所有可以使用數(shù)形結(jié)合的試題都需要運用數(shù)形結(jié)合的原理,就造成在解題中盲目使用數(shù)形結(jié)合,反而導致解題更為麻煩,影響解題效率甚至解答質(zhì)量。
例3:求y=(x2+2)/(x-1)的取值范圍。
解:由于函數(shù)的形式與斜率公式較為相像。故取點a(x,x2),點b(1,-2)。則y為兩點之間的斜率。可知點a在函數(shù)y=x2上,所以作出函數(shù)圖像,題目轉(zhuǎn)變?yōu)榍蠛瘮?shù)y=x2上的動點與點b(1,-2)的連線的斜率的變化范圍。
設過點b(1,-2)的直線為y=k(x-1)-2,將其帶入函數(shù)y=x2中,可得x2-kx+k+2=0。
要求x存在,所以Δ=k2-4(k+2)≥0。故可得,k的取值范圍為k≥2+23或k≤2-23,即斜率y的取值范圍為y≥2+23或y≤2-23
數(shù)形結(jié)合方法在解答此題中并沒有起到“減負”的作用,反而加大了解答難度,耗費更多的時間,其效果反而不如普通方法簡單。
二、 科學運用“數(shù)形結(jié)合”的有效對策
(一) 制“形”謹慎,追求精準
“形”要輔“數(shù)”,必須精準,方能顯效,因此我們在進行由數(shù)到形的變換繪制圖形時,一定要謹慎,確保圖像的準確性;尤其在在圖像上一些不容易確定的點的關(guān)系上,可輔以數(shù)值的計算,來保證數(shù)形結(jié)合方法的準確性和可靠性。
比如對上述例1我們可以這樣解答:
將方程的解轉(zhuǎn)化為函數(shù)圖像的交點。在同一平面直角坐標系中畫出y1=sinπx和y2=x4的圖象(右圖);并且在x=4.5時,經(jīng)過計算可得y1=1,y2=1.125,y2>y1,所以兩者不相交。由圖像可得兩個函數(shù)在第一象限有3個交點,又由于兩者均關(guān)于原點對稱,所以在第三象限還有三個交點,再加上兩者在原點也有交點,所以兩者一共有7個交點,故答案選C。
(二) 仔細扣題,數(shù)形等價
在進行數(shù)形結(jié)合的方法時,一定要仔細審題,緊扣題中的數(shù)形條件,確保數(shù)形轉(zhuǎn)換的等價性;要把題中隱含的或容易被忽略的條件,全都反映到圖上,使答案準確無誤。
比如例2的正確解答過程就是:
把已知等式化為(sinα-1)2+(sinβ-1)2=1。令u=sinα,v=sinβ,并且-1≤u≤1,-1≤v≤1。則(u,v)的實際軌跡為一小段圓弧。函數(shù)t=u+v必與該圓弧有交點,則由圖可知t的取值范圍為2-2≤t≤1。
(三) 科學思維,合理運用
數(shù)形結(jié)合是數(shù)學解答的科學思維與方法,但并非唯一的途徑,我們在運用時要克服盲目、濫用的思想,要對試題進行科學思維,選擇解答試題最契合、最有效的原理與思維,方能四兩撥千斤、化腐朽為神奇,讓學生感受到數(shù)學的神奇與快樂。
比如例3并不必須使用數(shù)形變換,在原式經(jīng)過簡單變換后便可得到,更為簡潔、高效,如下:
式子y=(x2+2)/(x-1)可變形為(x-1)y=x2+2,繼續(xù)變形為x2-yx+2+y=0,有Δ=y2-4(y+2)≥0。故可得y的取值范圍為y≥2+23或y≤2-23。
總之,我們在平時的數(shù)學教學中培養(yǎng)學生科學運用數(shù)形結(jié)合的意識與能力,總結(jié)數(shù)形結(jié)合的規(guī)律和方法,才能有效提高自身數(shù)學解題上的能力,保障在高考數(shù)學中解題質(zhì)量與效率。
參考文獻:
[1]徐金霞.數(shù)形結(jié)合在高中數(shù)學教學中的運用探討[J].當代教研論叢,2017(6):58.
[2]司春炎.莫入“數(shù)形結(jié)合”的誤區(qū)[J].數(shù)學學習與研究,2015(13):115.
作者簡介:
陳健,福建省寧德市,福建省寧德市第五中學。