中学数学常用数学思想[论文]

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浅谈中学数学常用数学思想

掌握数学思想是学好数学的关键之一。数学思想体系是不断充实、完善和发展的,各种数学思想之间也不是孤立的,而是相互联系、相互依存的,需要加以综合运用。

中学数学数学思想哲学思想数学家米山国藏指出,“无论是对于科学工作者、技术人员还是数学教育工作者最重要的就是数学的精神、思想和方法,而数学知识只是第二位。”数学思想方法是数学宝库的重要组成部分,是数学科学赖以建立和发展的基础。正所谓思想是统帅,是灵魂,在数学教育中,使学生掌握大量数学知识背后的思想方法内容,才能抓住数学的本质,真正学好数学。

一、整体思想

哲学中说不能“只见树木,不见森林”,说的是不能没有全局观念和整体意识。同样,在数学的学习中,也要具有整体思想,它在整个数学思想体系中占有重要地位。

整体思想是将需解决的问题看作一个整体,由整体入手,通过研究问题的整体形式,洞察命题中的整体与局部的关系,实现等价化归使问题得到解决。一般情况下,用整体思想解题的途径为:从整体特性上看问题;从整体到局部看问题。整体思想可以培养思维的整体性、灵活性,开阔眼界、拓宽思路,寻找解题捷径。

1.数学公式中的字母在实际应用中往往具有整体性。

2.()内的代数式具有整体性。

3.思考数学问题时要善于抓住主要矛盾,从整体上通盘考虑,而

不能只局限于细枝末节。对于大信息量问题,要学会提炼有用信息,建立整体意义上的数学模型,同时注意细节的处理。

二、全面思想(分类讨论思想)

全面思想就是依据所研究对象的性质差异,对问题分各种不同的情况予以分析解决。分类必须满足互斥、无漏、最简的原则。

全面考虑问题是科学素养、人文素养的重要内容,这一点在数学上体现得尤为突出,很多数学问题都要多角度,全方位进行分析、思考。

1.当a,b为任意实数时,解不等式ax>b.

由于实数分为正数,零和负数,故需按a,b的正负分情况加以讨论.

2.运用比较法比较两个数a,b的大小,当a,b的大小关系不定时,需分ⅰ.a-b>0;ⅱ. a-b<0;ⅲ.a-b=0三种情况讨论。

3.等比数列有时须区分公比q=1和q≠1讨论。

4.一条线段的黄金分割点对称地有两个。到三角形三边距离相等的点有四个,一个内心,三个旁心。

讨论这些问题时须全面,将视野放宽,否则稍有疏忽就会有纰漏。

三、转化思想(化归思想)

“化归”是转化、归结的简称,即把待解决或未解决的问题,通过某种转化过程,归结为已经能解决或者比较容易解决的问题。

对于化归思想,数学家罗莎·彼得作了如下的比喻:摆在你面前的有水龙头、水壶、煤气灶和火柴,任务是烧开水。你将怎么办?

打开水龙头,把水壶注满水并放到煤气灶上,然后划着火柴,点燃煤气灶烧开即可。如果水壶里已经注满了水,你又将怎么办?一般人的回答是把水壶放到煤气灶上,划着火柴,点燃煤气灶烧开即可。罗莎说数学家的回答是,把水壶里的水倒掉,并声称把这一问题化归为最初提出的问题了。数学家思维的独到之处,就是善于运用这种化归的思想。有学者指出:“数学中许多计算方法之灵巧,证明方法之美妙,究其思路,往往就是利用了各种转化。”利用化归思想,常常可以另辟蹊径,解决新问题,获得新知识。另外,转化的方向不同,还可以开辟一题多解的新途径。

利用转化思想可以化未知为已知,化繁复为简洁,化腐朽为神奇。如:讨论分式问题,可以联想转化到已知的分数问题;几何中证明两条线段相等、两个角相等,一般可以转化为证明两个三角形全等或相似;解方程的换元法也是利用了转化思想。

四、数形结合思想

中学数学研究的对象可分为数和形两大部分,二者是有联系的,这个联系称之为数形结合。一方面,借助于数的精确性和规范严密性来阐明形的某些属性,如应用曲线的方程来准确严密地探究曲线的几何性质;另一方面,借助形的生动和直观性来阐明数之间的联系,比如,应用函数的图像来形象直观地说明函数的性质。故数形结合包含“以数解形”和“以形助数”两方面内容。数与形的结合,可以使复杂问题简单化,抽象问题具体化,优化解题途径。正如华罗庚所说:“数形结合百般好,隔裂分家万事非。”

笛卡尔开创的“解析几何”就是数形结合的光辉典范,用数轴表示不等式的解集,三角函数中的单位圆、三角函数线等也是数形结合的范例。

五、归纳思想

归纳思想是从特殊到一般,由具体到抽象的思想。研究问题的目的之一便是从一个个特殊的、具体的实例总结、归纳出一般的、抽象的普遍规律。数学证明方法中的数学归纳法便是很典型的例证,研究数列问题时也往往要用到归纳思想,做选择题时常用的特殊值法也可以认为是一种归纳思想。

六、演绎思想

有了一般规律,反过来还要应用于具体的实践,为实践服务,这就是从一般到特殊,由抽象到具体的演绎思想。数学公式、定理在具体应用时就自觉地应用了演绎思想。

七、临界点思想

事物的发展是从量变到质变的,量积累到一定程度就会引起质的飞跃,这里面就有一个临界点问题。物体运动中,当运动从一种形式或性质转变为另一种形式或性质时,往往存在着一种状态过渡的转折点,这个转折点就是临界点。确定各临界点,依据临界点划分运动过程和运动阶段,分别加以研究,求出各运动轨迹方程,进而研究其性质。利用临界点思想可以使问题思路清晰,有章可循,而不致如一团乱麻,剪不断理还乱。

八、方程、不等式与函数思想(数学建模思想)

解决较复杂的数学问题时,直接思考较为困难,此时可设出相应的未知数,结合各种参数,构造数学模型,建立方程、不等式或函数等,进而解决问题。方程思想是动中求静,研究运动中的等量关系。如著名的“鸡兔同笼”问题,借助二元一次方程组这一数学模型可以很方便地得以解决。

函数思想是构造函数,从而利用函数的性质解题。善于挖掘题目中的隐含条件,构造出函数解析式和巧用函数的性质,是应用函数思想的关键。另外,方程问题、不等式问题也可以转化为与其相关的函数问题,即可用函数思想解答非函数问题。

数学思想体系是不断充实、完善和发展的,各种数学思想之间也不是孤立的,而是相互联系、相互依存的,需要加以综合运用。我们要将各种思想、方法内化、吸收,烂熟于心,这样才能得心应手,游刃有余。

人们常说数学是锻炼思维的体操,这项运动的参与者——无论是运动员,还是教练员——必须掌握好数学的精髓与灵魂——数学思想,这样才能锻炼好思维,学好数学。另外需要指出的是,这些数学思想同时也是哲学思想、辩证法思想,不仅适用于数学本身,也适用于其他事物。学好数学思想可以培养大局意识、细节意识,提高分析、解决问题的能力与技巧,有助于我们自身的发展。