玉素貞
摘 要:普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(新課標(biāo))提出數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng),其中數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)包括數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理、數(shù)學(xué)建模、直觀想象、數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)據(jù)分析處理,這些數(shù)學(xué)素養(yǎng)也在高考試題中體現(xiàn)出來。解三角形高考題中涉及最值的問題經(jīng)常出現(xiàn),以解三角形為載體,考查最值問題是數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的一種重要考查方式,這類問題常常令許多考生沒有解題思維,導(dǎo)致失分。文章從兩個(gè)維度來處理此類問題,給出兩種轉(zhuǎn)化策略。
關(guān)鍵詞:核心素養(yǎng);三角形;基本不等式;化邊為角;最值
教育部于2014年3月30日發(fā)布的《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》中提出研究制訂學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系,明確學(xué)生應(yīng)具備適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。2015版的《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出六大核心素養(yǎng),具體為數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理、數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)運(yùn)算、直觀想象、數(shù)據(jù)分析。指引教育準(zhǔn)確把握當(dāng)今人才培養(yǎng)方向,引導(dǎo)考試評(píng)價(jià)更加準(zhǔn)確反映當(dāng)下人才培養(yǎng)的要求,數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)體系成為數(shù)學(xué)教育研究者和一線教師的關(guān)注焦點(diǎn)。關(guān)于數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的理論研究日趨完善。受傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式和考試評(píng)價(jià)的長期影響,數(shù)學(xué)教育存在著一些共性問題,課堂教學(xué)過分追求高考分?jǐn)?shù)、重視高升學(xué)率,教師往往重視課堂結(jié)果、忽視認(rèn)知過程,重視試題結(jié)果忽視了實(shí)際應(yīng)用,導(dǎo)致高中生只能死記硬背教材內(nèi)容,自身邏輯能力較差。
隨著新課程改革的不斷推進(jìn),一線教師普遍感覺到新課改對(duì)教師和學(xué)生的要求相比以前都有明顯提高。課時(shí)量減少了但是教材的內(nèi)容卻增加了,考試題目看似常規(guī)簡單但是需要學(xué)生認(rèn)真審題靈活運(yùn)用已掌握的知識(shí)和方法技能,這就要求必須進(jìn)一步提高課堂效率,需要教師在實(shí)際課堂教學(xué)中,在學(xué)生熟悉基本數(shù)學(xué)知識(shí)方法的前提下,加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)思維能力的訓(xùn)練,使學(xué)生不僅能利用正確的科學(xué)思維來處理數(shù)學(xué)中遇到的問題,更能讓學(xué)生的核心素養(yǎng)得到提高。
解三角形高考題中涉及最值的問題經(jīng)常出現(xiàn),以解三角形為載體,考查最值問題是數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的一種重要考查方式,這類問題常常令許多考生沒有解題思維,導(dǎo)致失分。文章從兩個(gè)維度來處理此類問題,給出兩種轉(zhuǎn)化策略。
一、 利用基本不等式和三角形的幾何性質(zhì)求最值
【例1】 在△ABC中,角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,且cosA=13。
(1)略;
(2)若a=3,求bc的最大值。
分析如下:因?yàn)閍2=b2+c2-2bccosA,∴3=b2+c2-23bc。
由基本不等式b2+c2≥2bc有3≥2bc-23bc,即43bc≤3,當(dāng)且僅當(dāng)b=c時(shí)取等,∴bc≤94,當(dāng)且僅當(dāng)b=c=32時(shí)(bc)max=94。
點(diǎn)評(píng):在這一問題的分析過程中,我們需要透過題目信息,挖掘考查的本質(zhì)內(nèi)涵所在,以此為突破口,進(jìn)行分析和解答。首先,根據(jù)題給信息可以看出,本題主要結(jié)合了基本不等式和解三角形相關(guān)的最值或范圍問題,對(duì)學(xué)生的綜合能力進(jìn)行考查。此題利用余弦定理結(jié)合不等式b2+c2≥2bc轉(zhuǎn)化為有關(guān)bc的不等式進(jìn)而求出bc的范圍。綜合而言,在高中數(shù)學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn)這類問題,其主要的特點(diǎn)是涉及的知識(shí)面廣、靈活性大、綜合性強(qiáng),需要教師在解題的過程中注重對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)估計(jì),培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新意識(shí)。
【例2】 在△ABC中,已知sin2A+sin2B-sinAsinB=sin2C,其中角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c。
(1)求角C的大小;
(2)求a+bc的取值范圍。
分析如下:(1)由正弦定理及已知條件,化角為邊得:a2+b2-ab=c2,∴cosC=a2+b2-c22ab=ab2ab=12,C=60°。
(2)在△ABC中,a+b>c,∴a+bc>1。又c2=a2+b2-ab=(a+b)2-3ab,∵a+b≥2ab,∴ab≤a+b22,則c2≥(a+b)2-34(a+b)2=14(a+b)2,從而(a+b)2c2≤4, 即a+bc≤2,(當(dāng)且僅當(dāng)a=b時(shí)取等),綜上所述,1 點(diǎn)評(píng):此題利用余弦定理及基本不等式a+b≥2ab把a(bǔ)b轉(zhuǎn)化為有關(guān)a+b的不等式進(jìn)而求a+bc的最大值,再利用三角形基本性質(zhì),兩邊的和大于第三邊,得a+b>c則a+bc>1。 例1和例2都是利用余弦定理,結(jié)合基本不等式及其推論求解最值。這種解題策略需要學(xué)生對(duì)兩個(gè)正數(shù)的和與積的關(guān)系靈活轉(zhuǎn)換,體現(xiàn)了其數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)據(jù)分析的能力。 二、 化邊為角轉(zhuǎn)化為三角函數(shù)的最值問題 三角函數(shù)中,正弦函數(shù)和余弦函數(shù)具有一個(gè)最基本也是最重要的特征——有界性,這是求解三角最值問題的常用方法。利用正弦定理化邊為角將多元問題降元,轉(zhuǎn)化為一元問題,再利用三角函數(shù)的有界性可求解出最值。 【例3】 在△ABC中,B=60°,AC=3,則AB+2BC的最大值為??? 。 分析:∵asinA=csinC=bsin60°=2,∴a=2sinA,c=2sinC,∴AB+2BC=c+2a=2sinC+4sinA=2sinC+4sin(120°-C)=2sinC+4sin120°,cosC=4cos120°sinC=4sinC+23cosC=2727sinC+37cosC=27sin(C+φ)(其中cosφ=27,sinφ=37,0°<φ<90°),∵0° 點(diǎn)評(píng):此題利用正弦定理化邊為角,再根據(jù)三角恒等變化轉(zhuǎn)化為求三角函數(shù)y=Asin(ωx+φ)的最值問題。 同樣的,例2第(2)問也可以利用正弦定理把邊轉(zhuǎn)化為角,從而轉(zhuǎn)化為求三角函數(shù)y=Asin(ωx+φ)的最值問題。