高中“数形结合思想方法”教学渗透

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浅谈高中“数形结合思想方法”的教学渗透

中图分类号: g633.6 文献标识码: c 文章编号:1672-1578(2012)11-0082-02

2012年江苏高考即将落下帷幕,各个考生怀着忐忑不安的心情期待着能取得理想的成绩,高三的老师们、家长们也都在翘首以盼,但作为中学教育工作者,在兴奋之余还需冷静思考,根据高考试题与考生的反馈情况,总结教学中的得与失。如何发挥高考题的教学功能,把握高三复习备考的方向,提高解题教学的效能,是我们不懈努力的目标。高考试题对中学教学具有辐射、导向的作用,以典型试题为载体研究解题,是数学学习中不可或缺的核心内容。

1 高考链接

(2012年高考数学江苏卷第14题)已知正数ɑ,b,c满足:5c-3ɑ≤b≤4c-ɑ,clnb≥ɑ+clnc则■的取值范围是 。

解法分析:

将第一个不等式变形为:5-■≤■≤4-■将第二个不等式移项、整理得:ln■≥■

令■=y,■=x则 ■=■=■=■表示过动点m(x,y)与原点o(0,0)的直线l的斜率k

将变形后的两个不等式组成不等式组5-3x≤y≤4-xlny≥x

在平面直角坐标系中,画出不等式组所表示的平面区域

直线y=5-3x与y=4-x的交点为q(■,■)

考察函数y=e■的过原点的切线,设切点为p(x■,y■),则y■=e■,且切线的斜率为k■=(e■)′|■=e■,又由斜率分式得k=■=■,从而e■=■,

求得:x■=1,y■=e,即切点为p(1,e)

根据函数y=e■的单调性及其切线的位置特点知:当直线l过原点o(0,0)和p(1,e)时,k取得最小值,最小值为e;又当直线l过原点o(0,0)和q(■,■)时,k取得最大值,最大值为7。

从而,e≤k≤1,即e≤■≤7。

评析:

江苏高考连续两年,数学试题的第14题,均体现了数形结合思想方法的应用,2011年的第14题,考查了线性规划知识和分类讨论的思想方法,容易由题设条件联系相关知识点和思想方法去解决问题,而2012年的第14题,考查了线性规划和导数知识,但是题目的入口狭窄,如果不能通过等价变形转化到相关知识内容,是无法完成解题的,这要求考生要有较高的思维能力,体现了高考试题的选拔功能。

2 教学链接

把对高考题的研究应用到教学之中,实现教学链接尤为重要。在课堂教学过程中,要重视分析问题、解决问题的思维过程的暴露,注重数学思想方法潜移默化的渗透,并不断反复巩固、强化,切实使学生自发感悟,自觉分析,并能在审题的过程中,将题设条件与知识点、思想方法进行比对,有条不紊地串联在一起,以达到将解题走向深入。

2.1感悟起源,提示方法

对于高考,笔者认为“题在书外,意在书内”。在苏教版《数学1(必修)》中,课本内容就已经体现了数形结合的思想。如:用文恩图表示两集合的关系、函数表示的图像法、函数的零点、方程近似解的求法等,在随后的必修课本中,不断展现出数形结合的思想,尤其在平面解析几何中,数形结合思想方法的应用,体现得更加缤纷多彩和淋漓尽致。

例1,求方程2x+x=4的近似解(精确到0.1) (苏教版《数学1(必修)》第80页)

例2,分别判断下列直线l1与l2是否相交。若相交,求出它们的交点:(苏教版《数学2(必修)》第82页)

(1)l1∶2x-y=7, l2∶3x-2y-7=0; (2)(略);(3)(略)。

评析:

这两题都是课本例题,例题1的解法体现了“以形助数”,例题2的解题则体现了“以数解形”,它们是高中数学解题中,数形结合思想施法应用的两种最基本的类型,而我们传授给学生的最高境界是,能通过数与形的对应和转换来解决数学问题。

万丈高楼平地起,首先,要让学生深刻理解、掌握这两种最基本类型的应用,这样才能为思想方法运用的最高境界打下坚实的基础。作为教育工作者,在课堂教学中,我们要及时揭示方法的本质,再通过练习强化巩固,并让学生感悟、领会,内化为自身的数学解题素养,为今后问题的解决,不仅仅是数学问题,埋下数学思想方法的种子。

2.2教学体会,宏观把握

数形结合的思想,其实质是将抽象的数学语言与直观的图像结合起来,关键是代数问题与图形之间的相互转化,它可以使代数问题几何化,几何问题代数化。在运用数形结合思想分析和解决问题时,要注意三点:第一要彻底明白一些概念和运算的几何意义以及曲线的代数特征,对数学题目中的条件与结论既分析其几何意义,又分析其代数意义;第二是恰当设参、合理用参,建立关系,由数思形,以形想数,做好数形转化;第三是正确确定参数的取值范围。

运用数形结合思想分析解决问题时,要遵循三个原则:

(1)等价性原则,要注意由于图像不能精确刻画数量关系所带来的负面效应;

(2)双方性原则,既要进行几何直观分析,又要进行相应的代数抽象探求,仅对代数问题进行几何分析容易出错;

(3)简单性原则,不要为了“数形结合”而数形结合,具体运用时,一要考虑是否可行和是否有利;二是选择好突破口,恰当设参、用参,建立关系,做好转化;三是要挖掘隐含条件,准确界定参变量的取值范围,特别是运用函数图像时,应设法选择动直线与定二次曲线。

纵观多年来的高考试题,巧妙运用数形结合的思想方法解决一些抽象的数学问题,可起到事半功倍的效果。数形结合的思想方法应用广泛,常见的如:在解方程和不等式问题中,在求函数的值域、最值问题中,在三角函数解题中,运用数形结合思想,不仅直观易发现解题途径,而且能避免复杂的计算与推理,大大简化了解题过程。这在解填空题中更显其优越,要注意培养这种思想意识,要争取胸中有图、见数想图,开拓自己的思维视野。

2.3展示过程,领会本质

问题:已知实系数一元二次方程x2+ɑx+2b=0有两个根,一个根在区间(0,1)内,另一个根在区间(1,2)内,求:(1)点(ɑ,b)对应的区域的面积; (2)求■的取值范围。

练习:(ɑ-1)2+(b-2)2的取值范围。

解法探究:

(1)方程的x2+ɑx+2b=0两根在区间(0,1)和(1,2)上的几何意义分别是:函数y=f(x)=x2+ɑx+2b的两零点x1,x2满足

x1∈(0,1),x2∈(1,2),由此可得等价不等式组f(0)=b>0f(1)=ɑ+2b+10

画出该不等式组所表示的可行域:△abc的平面区域,利用有关平面几何知识,不难求出△abc的面积为■。

(2)■的几何意义是:经过动点m(ɑ,b)和定点d(1,2)的直线的斜率,a(-3,1),b(-2,0),c(-1,0)可求得:kad=■,kcd=1,由图可知■∈(■,1)。

评析:可化为■型,表示坐标平面上动点(x,y)与定点(m,n)连线的斜率;可化为■型,表示坐标平面上动点(x,y)与定点(m,n)间的距离,解决此类问题时,一定要注意观察,联想数与形的对应类型,就能自然运用数形结合思想方法。

3 结语

综观中学数学,可以知道其研究的对象不外是一些常见的数量关系与简单的图形,数与形不仅是两个相互对立的概念,而且是数学中较其他对立较为特殊的一种对立。然而,数与形与其他对立的双方一样,也可以在一定的条件下实现相互转化。华罗庚曾说过:“数缺形时少直观,形缺数时难入微”。因此,化数为形,化形为数,数形相互转化是数学探索和解决数学问题的重要途径。

数形结合渗透在中学数学的每一个部分,在解题中数学老师要做好这种“数”与“形”关系的揭示与转化,启发学生深刻认识数学问题的实质,才能将知识转化为能力,才能提高学生灵活运用数形结合思想转化或化归思想与函数方程思想解决问题的能力。