■崔云峰

在解數(shù)學(xué)問題中,巧妙滲透數(shù)學(xué)思想方法,借助數(shù)學(xué)思想方法的引領(lǐng),不僅能培養(yǎng)解題能力,而且能優(yōu)化認(rèn)知結(jié)構(gòu),提高同學(xué)們的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。在高一的初始階段,通過集合知識(shí)的學(xué)習(xí),合理借助數(shù)學(xué)思想方法,在有效提升解題技巧的同時(shí),可以大大優(yōu)化同學(xué)們的思想認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

一、函數(shù)與方程思想

分析：根據(jù)集合的元素特征,借助函數(shù)與方程思想的應(yīng)用,利用三個(gè)集合間參數(shù)的關(guān)系加以分析與討論,即可判斷對(duì)應(yīng)集合的基本關(guān)系。

判斷集合間關(guān)系的常用方法有觀察法、集合元素特征法、數(shù)形結(jié)合法等。這里借助函數(shù)與方程思想加以分析,再結(jié)合集合的基本性質(zhì),使得問題圓滿獲解。

二、分類討論思想

例2已知集合A={12,a2+4a,a-2},且-3∈A,則a=( )。

A.-1 B.-3或-1

C.3 D.-3

分析：根據(jù)題設(shè)條件,利用元素與集合之間的關(guān)系,構(gòu)建對(duì)應(yīng)的方程,結(jié)合分類討論進(jìn)行分析與判斷。

解：因?yàn)榧螦={12,a2+4a,a-2},且-3∈A,所以a2+4a=-3或a-2=-3,解得a=-1或a=-3。當(dāng)a=-1時(shí),a2+4a=a-2=-3,不滿足集合元素的互異性,舍去;當(dāng)a=-3時(shí),A={12,-3,-5},符合題意。

綜上可知,a=-3。應(yīng)選D。

在解決此類集合問題時(shí),要注意集合元素的基本性質(zhì),特別是元素的互異性。分類討論思想主要應(yīng)用于含參數(shù)的集合問題,同學(xué)們要加以重視。

三、數(shù)形結(jié)合思想

例3學(xué)校舉辦秋季運(yùn)動(dòng)會(huì)時(shí),高一(2)班共有24 名同學(xué)參加比賽,有12 人參加游泳比賽,有9人參加田賽,有13人參加徑賽,同時(shí)參加游泳比賽和田賽的有3 人,同時(shí)參加游泳比賽和徑賽的有3 人,沒有人同時(shí)參加三項(xiàng)比賽。那么同時(shí)參加田賽和徑賽的有____人。

分析：根據(jù)題設(shè)條件,設(shè)出對(duì)應(yīng)的參數(shù)并作出Venn圖,借助數(shù)形結(jié)合法,合理構(gòu)建對(duì)應(yīng)的方程組求解。

解：設(shè)同時(shí)參加田賽和徑賽的有x人,只參加田賽的有y人,只參加徑賽的有z人,畫出Venn圖,如圖1所示。

圖1

集合中常用的數(shù)形結(jié)合法有數(shù)軸法和Venn 圖法。借助數(shù)軸或Venn 圖,將抽象的數(shù)學(xué)語(yǔ)言與直觀的圖形結(jié)合起來,使抽象思維與形象思維結(jié)合,通過對(duì)圖形的認(rèn)識(shí)、數(shù)形結(jié)合的轉(zhuǎn)化,可以培養(yǎng)思維的靈活性、形象性,實(shí)現(xiàn)所求問題的化難為易、化抽象為具體。

四、極限思想

例4不等式組的解集是( )。

分析：直接求解涉及含有絕對(duì)值的分式不等式,比較煩瑣,而借助極限思想,由方程根的驗(yàn)證,回歸到相應(yīng)的不等式問題,從而達(dá)到合理轉(zhuǎn)化的目的。

極限思想是創(chuàng)新思維中的一個(gè)重要數(shù)學(xué)思想,在解決一些客觀題時(shí),巧妙借助極限思想,可以實(shí)現(xiàn)從抽象到具體、從無限到有限、從近似到精確等方面的跨越。

五、創(chuàng)新思想

例5(多選題)設(shè)集合P為實(shí)數(shù)集R 的非空子集,若對(duì)任意x,y∈P,都有x+y,x-y,xy∈P,則稱集合P具有“封閉性”。下列說法中正確的是( )。

B.若集合P具有“封閉性”,則一定有0∈P

C.具有“封閉性”的集合一定是無限集

D.若集合P具有“封閉性”,則滿足P?T?R 的任意集合T也具有“封閉性”

分析：根據(jù)新定義的“封閉性”,結(jié)合選項(xiàng)加以分析,利用不同的視角切入求解。

解決集合中的新定義問題,關(guān)鍵是挖掘新定義的本質(zhì),借助邏輯推理、代數(shù)運(yùn)算,有時(shí)也可以通過特殊值法處理或舉反例等方式求解。此題以多選題的形式出現(xiàn),設(shè)置不同的情境,借助不同方法來分析與處理,更好地滲透了數(shù)學(xué)思想,倡導(dǎo)創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新應(yīng)用。

1.已知a為實(shí)數(shù),使“?x∈[3 ,4],xa＜0”為真命題的一個(gè)充分不必要條件是____。

提示:全稱量詞命題:?x∈[3,4],xa＜0為真命題,所以a＞x在區(qū)間[3,4]上恒成立,所以a＞4,所以使“?x∈[3,4],xa＜0”為真命題的一個(gè)充分不必要條件是(4,+∞)的真子集,則a＞5滿足條件(本題答案不唯一)。

2.對(duì)于任意的實(shí)數(shù)x,不等式|x+1|≥kx恒成立,則實(shí)數(shù)k的取值范圍是_____。

提示:不等式|x+1|≥kx恒成立,則y=|x+1|的圖像不能在y=kx的圖像的下方(圖略),結(jié)合圖像得0≤k≤1。