【摘要】解題訓(xùn)練在理科學(xué)科教學(xué)中占據(jù)著重要地位,不僅能夠幫助學(xué)生練習(xí)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解題,還可以讓他們?cè)诮忸}實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)個(gè)人薄弱之處,使其有針對(duì)性地加強(qiáng)訓(xùn)練.在高中數(shù)學(xué)解題訓(xùn)練中,教師除介紹一些常用解題方法,還需指引學(xué)生巧用構(gòu)造法,增強(qiáng)他們的解題能力.
【關(guān)鍵詞】構(gòu)造法;高中數(shù)學(xué);解題技巧
構(gòu)造法就是當(dāng)處理部分?jǐn)?shù)學(xué)試題時(shí),采用定向思路與常規(guī)方法遇到障礙,可以結(jié)合題干中出現(xiàn)的已知條件與所求結(jié)論從新視角展開(kāi)研究,根據(jù)這些信息之間存在的內(nèi)在關(guān)聯(lián)構(gòu)造出滿(mǎn)足已知條件與所求結(jié)論的數(shù)學(xué)對(duì)象,由此降低原題難度.高中數(shù)學(xué)教師在平常的解題訓(xùn)練中可指導(dǎo)學(xué)生巧用構(gòu)造法,使其通過(guò)構(gòu)造出新的數(shù)學(xué)對(duì)象找到簡(jiǎn)便方法,順利解答試題.
1 巧用構(gòu)造法解答方程試題
構(gòu)造方程法即通過(guò)方程知識(shí)解答試題.在高中數(shù)學(xué)解題訓(xùn)練中,當(dāng)試題中出現(xiàn)顯著的數(shù)量關(guān)系或者結(jié)構(gòu)特征時(shí),教師可引導(dǎo)學(xué)生巧用構(gòu)造方程的方法得到等量關(guān)系,借助未知數(shù)將抽象部分轉(zhuǎn)化為新的數(shù)學(xué)形式,從而把原題變得簡(jiǎn)單,讓學(xué)生結(jié)合新式子的相關(guān)特征及知識(shí)順利解答試題.
例1 已知方程(u-i)2-4(i-x)2(x-u)=0,請(qǐng)證明:u,i,x能夠組成一個(gè)等差數(shù)列.
分析 在本試題中,能夠直接運(yùn)用構(gòu)造法展開(kāi)分析和解題,認(rèn)真觀察題干中給出的方程式,根據(jù)等量關(guān)系構(gòu)造出新式子,通過(guò)觀察看到原方程與已經(jīng)學(xué)過(guò)的二次函數(shù)中Δ=b2-4ac比較類(lèi)似,故可據(jù)此確定解題方案與思路,結(jié)合函數(shù)及方程相關(guān)知識(shí)來(lái)解答試題.
證明 如果方程(i-x)t2+4(u-i)t+(x-u)=0,
則Δ=(u-i)2-4(i-x)(x-u),
又因?yàn)榉匠蹋╱-i)2-4(i-x)2(x-u)=0成立,
所以Δ=0,
由此說(shuō)明方程(i-x)t2+4(u-i)t+(x-u)=0只存在一個(gè)實(shí)數(shù)根,
則t=1,
根據(jù)韋達(dá)定理可以得到:
x1+x2=-u-ii-x=12,
所以i+x=2u,
從而證明u,i,x能夠組成一個(gè)等差數(shù)列.
2 巧用構(gòu)造法解答函數(shù)試題
不少高中數(shù)學(xué)試題都涉及函數(shù)知識(shí),教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生巧妙采用構(gòu)造法處理函數(shù)類(lèi)試題,使其借助構(gòu)造法優(yōu)化解題思路,將復(fù)雜化的試題轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單形式,找到簡(jiǎn)便算法,有效降低解題難度,最終順暢解答試題.
例2 已知(x+2y)5+x5+2x+2y=0,那么x+y的值是什么?
分析 解答本題可采用構(gòu)造函數(shù)的方法,因?yàn)樵谠街谐霈F(xiàn)兩類(lèi)未知數(shù)x與y,且是高次冪,直接求解的話難度較大,需對(duì)該式子進(jìn)行仔細(xì)分析,找到存在的函數(shù)關(guān)系,構(gòu)建等式,完成解題.
詳解 原式可移項(xiàng)變形為:
(x+2y)5+(x+2y)=-(x5+x),
設(shè)函數(shù)f(t)=t5+t,該函數(shù)為一個(gè)奇函數(shù),
所以f(x+2y)=-f(x)=f(-x),
由此得到x+2y=-x,
則2x+2y=0,
所x+y的值是x+y=0.
3 巧用構(gòu)造法解答數(shù)列試題
在高中數(shù)學(xué)課程教學(xué)中,數(shù)列也是一類(lèi)較為重要的內(nèi)容,以常見(jiàn)的等差和等比這兩種數(shù)列為主,也是高考中必考點(diǎn)之一.數(shù)列呈現(xiàn)出的規(guī)律比較特殊,題干中往往能夠清晰展示題目特點(diǎn).在高中數(shù)學(xué)數(shù)列解題訓(xùn)練中,教師可指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)際問(wèn)題特征巧用構(gòu)造法,將遞進(jìn)公式展開(kāi)變形,使學(xué)生根據(jù)概念確定數(shù)列具體類(lèi)型,順暢解題.而且教師應(yīng)提示學(xué)生根據(jù)具體問(wèn)題構(gòu)造等差或者等比數(shù)列,讓他們能夠結(jié)合數(shù)列的實(shí)際性質(zhì)輕松解答試題.
例3 已知數(shù)列an中,a1=5,a2=2,a3=2an-1+3an-2,且(n≥3),那么數(shù)列an的通項(xiàng)公式是什么?
分析 這是一類(lèi)比較常見(jiàn)的數(shù)列題目類(lèi)型,題干中提供一些項(xiàng)的值和等量關(guān)系,要求的則是數(shù)列通項(xiàng)公式,如果使用直接求解法的話極易出錯(cuò),不過(guò)可以巧用構(gòu)造法,結(jié)合題干中提供信息和條件展開(kāi)適當(dāng)變化和構(gòu)造,繼而找到清晰、簡(jiǎn)便的解題方案.
詳解 因?yàn)閍3=2an-1+3an-2,
所以an+an-1=3(an-1+an-2),
又因?yàn)閍1+a2=5+2=7,
所以{an+an-1}就是一個(gè)以7為首項(xiàng),3為公比的等比數(shù)列,
即為an+an-1=7×3n-1①,
因?yàn)閍n-3an-1=-(an-3an-2),
a2-3a1=2-3×5=2-15=-13,
所以{an-3an-1}就是一個(gè)以-13為首項(xiàng),-1為公比的等比數(shù)列,
即為an-3an-1=(-13)(-1)n-1②,
然后令①×3+②能夠得到:
4an=7×3n-1+13(-1)n-1,
所以an=74×3n-1+134(-1)n-1.
4 巧用構(gòu)造法解答圖形試題
在高中數(shù)學(xué)解題教學(xué)中,處理解析幾何或者立體幾何類(lèi)的問(wèn)題時(shí),教師可以引導(dǎo)學(xué)生把構(gòu)造法同數(shù)形結(jié)合思想有機(jī)整合在一起,按照題目中的數(shù)量關(guān)系對(duì)圖形展開(kāi)構(gòu)造,使學(xué)生結(jié)合直觀化的圖形分析抽象化的數(shù)學(xué)問(wèn)題,由此降低解題難度,輔助學(xué)生準(zhǔn)確、快速地求得問(wèn)題答案.
例4 已知α,β,γ都是銳角,且滿(mǎn)足cos2α+cos2β+cos2γ=1,請(qǐng)證明:tanα·tanβ·tanγ≥22.
分析 由于α,β,γ均為銳角,故可以構(gòu)造一個(gè)長(zhǎng)方體,將這三個(gè)角視為一條對(duì)角線(長(zhǎng)為1)與相鄰3個(gè)面的夾角,用長(zhǎng)方體的一頂點(diǎn)上3條棱a,b,c來(lái)表示tanα,tanβ,tanγ,再采用均值不等式a2+b2≥2ab完成證明.
證明 通過(guò)觀察與聯(lián)想根據(jù)題意可構(gòu)造一個(gè)長(zhǎng)方體ABCD-A1B1C1D1,如圖1所示,把α,β,γ視為一條對(duì)角線(長(zhǎng)為1)與相鄰3個(gè)面的夾角,將該頂點(diǎn)的三條棱設(shè)為a,b,c,則在該長(zhǎng)方體中,a2+b2+c2=12,
所以(a1)2+(b1)2+(c1)2=1,
因?yàn)棣粒?,γ均為銳角,
且cos2α+cos2β+cos2γ=1,
令a1=cosα,b1=cosβ,c1=cosγ,
則tanα=b2+c2a≥2bca,
tanβ=a2+c2b≥2acb,
tanγ=a2+b2c≥2abc,
所以tanα·tanβ·tanγ≥22.
5 結(jié)語(yǔ)
總的來(lái)說(shuō),在高中數(shù)學(xué)解題活動(dòng)中,教師應(yīng)深刻了解構(gòu)造法的功效,帶領(lǐng)學(xué)生以理解構(gòu)造法的內(nèi)涵為前提展開(kāi)解題練習(xí),使其根據(jù)不同試題特征靈活使用構(gòu)造法,結(jié)合題設(shè)中的條件與結(jié)論構(gòu)造出符合解題需求的數(shù)學(xué)對(duì)象,讓學(xué)生高效完成試題的解答,為高考作準(zhǔn)備.
參考文獻(xiàn):
[1]代建廣.構(gòu)造法在高中數(shù)學(xué)解題訓(xùn)練中的應(yīng)用技巧[J].數(shù)理天地(高中版),2023(15):43-44.
[2]張宏敏.應(yīng)用構(gòu)造法在高中數(shù)學(xué)中的解題策略[J].數(shù)理天地(高中版),2022(18):49-51.