数学思想和数学方法之整体思想
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数学思想-- 整体思想知识梳理整体思想就是在解决数学问题时,将要解决的问题看作一个整体,通过对问题的整体形式、整体结构、已知条件和所求综合考虑后.得出结论.整体思想的应用,要做到观察全局、整体代入、整体换元、整体构造.整体思想作为重要的数学思想之一,我们在解题过程中经常使用.整体思想使用得恰当,能提高解题效率和能力,减少不必要的计算和走弯路,直奔主题.因而在处理数与式的运算、方程、几何计算等方面有着广泛应用.是初中数学学习中的重要思想方法.典型例题一、在数与式的运算中的应用1. 已知代数式3x 2-4x+6的值为9,则2463x x -+的值为 ( ) A .18 B .12 C .9 D .7 2.先化简,再求值222142442a a a a a a a a +--⎛⎫-÷ ⎪--+-⎝⎭,其中a 满足a 2-2a -1=0. 3.计算:11111111123420082342007⎛⎫⎛⎫+++++++++- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ (111111111234)20082342007⎛⎫⎛⎫+++++++ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭…+?+ 二、在方程中的应用1.(08绍兴)若买2支圆珠笔、1本日记本需4元;买1支圆珠笔、2本日记本需5元,则买4支圆珠笔、4本日记本需__________元.2.(08苏州)解方程:()2221160x x x x +++-=. 三、在几何计算中的应用【例5】如图⊙A ,⊙B ,⊙C两两不相交,且半径都是0.5 cm ,则图中的阴影部分的面积是( )A .12πcm 2B .8πcm 2C .4πcm 2D .6πcm 2综合训练1.当代数式a +b 的值为3时,代数式2a +2b+1的值是 ( )A .5B .6C .7D .82.用换元法解方程(x 2+x) 2+2(x 2+x)-1=0,若设y=x 2+x ,则原方程可变形为 ( )A .y 2+2y+1=0B .y 2-2y+1=0C .y 2+2y -1=0D .y 2-2y -1=03.当x=1时,代数式a x 3+bx+7的值为4,则当x=-l 时,代数式a x 3+bx+7的值为A .7B .10C .11D .12 ( )4.若方程组36133x y k x y +=+⎧⎨+=⎩的解x ,y 满足0<x+y<1,则k 的取值范围是 ( ) A .-4<k<0 B .-1<k<0 C .0<k<8 D .k>-45.(08芜湖)已知113x y -=,则代数式21422x xy y x xy y----的值为_________. 6.已知x 2-2x -1=0,且x<0,则1x x -=__________. 7.如果(a 2+b 2) 2-2(a 2+b 2)-3=0,那么a 2+b 2=_________.8.如图,在高2米,坡角为30°的楼梯表面铺地毯,则地毯长度至少需________米.9.如图,所有的四边形都是正方形,所有的三角形都是直角三角形,其中最大的正方形的边长为7 cm ,则正方形A ,B ,C ,D 的面积之和为__________cm 2.10.如图,ABCD 是各边长都大于2的四边形,分别以它的顶点为圆心、1为半径画弧(弧的端点分别在四边形的相邻两边上),则这4条弧长的和是__________.11.如图,半圆A 和半圆B 均与y 轴相切于点O ,其直径CD 、EF 均和x 轴垂直,以O 为顶点的两条抛物线分别经过点C 、E 和点D 、F ,则图中阴影部分的面积是________.12.若买铅笔4支,日记本3本,圆珠笔2支共需10元,若买铅笔9支,日记本7本,圆珠笔5支共需25元,则购买铅笔、日记本、圆珠笔各一样共需_________元.13.(08烟台)已知x(x -1)-(x 2-y)=-3,求x 2+y 2-2xy 的值.14.(07泰州)先化简,再求值:2224124422a a a a a a⎛⎫--÷ ⎪-+--⎝⎭,其中a 是方程x 2+3x+1=0的根.15.解方程(1)(x 2-1) 2-5(x 2-1)+4=0 (2)x 4-x 2-6=0 (3)228011x x x x ⎛⎫⎛⎫--= ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭为了解方程(x 2-1) 2-5(x 2-1)+4=0.我们可以将x 2-1视为一个整体,然后设x 2-1=y ,则原方程可化为y 2-5y+4=0①.解得y 1=1,y 2=4.当y=1时,x 2-1=1,∴x 2=2,∴x =y=4时,x 2-1=4,∴x 2=5,∴x =.∴1x2x =3x =4x =.解答问题:(1)填空:在由原方程得到方程①的过程中,利用_______法达到了降次的目的,体现了________的数学思想;(2)用上述方法解方程:x 4-x 2-6=0.参考答案1.C 2.C 3.B 4.A 5.4 6.2 7.3 8.2+2+ 9.4910.2π 11.2π12.513.原题化简得x -y=3,∴x 2+y 2-2xy=(x -y) 2=32=9.14.解:原式=()()()()()22222121222222a a a a a a a a a a a ⎡⎤+---+⎛⎫+⨯=+⨯⎢⎥ ⎪---⎝⎭-⎢⎥⎣⎦ ()()231322a a a a +==+a 是方程x 2+3x+1=0的根,∴a 2+3a +1=0,∴a 2+3a =-1,∴原式=-12.15.(1)换元 整体(2)设x 2=y 则原方程可化为y 2-y -6=0,解得y 1=3,y 2=-2<0(舍去)∴当y=3时,x 2=3,∴x =x =。
初中数学常见的思想方法专门与一样的数学思想:关于在一样情形下难以求解的问题,可运用专门化思想,通过取专门值、专门图形等,找到解题的规律和方法,进而推广到一样,从而使问题顺利求解。
常见情形为:用字母表示数;专门值的应用;专门图形的应用;用专门化方法探求结论;用一样规律解题等。
整体的数学思想:所谓整体思想,确实是当我们遇到问题时,不着眼于问题的各个部分,而是有意识地放大考虑问题的视角,将所需要解决的问题看作一个整体,通过研究问题的整体形式、整体结构、整体与局部的内在联系来解决问题的思想。
用整体思想解题时,是把一些彼此独立,但实质上又相互紧密联系的量作为整体来处理,一定要善于把握求值或求解的问题的内在结构、数与形之间的内在结构,要敏捷地洞悉问题的本质,有时也不要舍弃直觉的作用,把注意力和着眼点放在问题的整体上。
常见的情形为:整体代入;整式约简;整体求和与求积;整体换元与设元;整体变形与补形;整体改造与合并;整体构造与操作等。
分类讨论的数学思想:也称分情形讨论,当一个数学问题在一定的题设下,其结论并不唯独时,我们就需要对这一问题进行必要的分类。
将一个数学问题依照题设分为有限的若干种情形,在每一种情形中分别求解,最后再将各种情形下得到的答案进行归纳综合。
分类讨论是依照问题的不同情形分类求解,它表达了化整为零和积零为整的思想与归类整理的方法。
运用分类讨论思想解题的关键是如何正确的进行分类,即确定分类的标准。
分类讨论的原则是:(1)完全性原则,确实是说分类后各子类别涵盖的范畴之和,应当是原被分对象所涵盖的范畴,即分类不能遗漏;(2)互斥性原则,确实是说分类后各子类别涵盖的范畴之间,彼此互相独立,不应重叠或部分重叠,即分类不能重复;(3)统一性原则,确实是说在同一次分类中,只能按所确定的一个标准进行分类,即分类标准统一。
分类的方法是:明确讨论的对象,确定对象的全体,确立分类标准,正确进行分类,逐步进行讨论,猎取时期性结果,归纳小结,综合得出结论。
数学八上整体思想总结人教版数学八上整体思想总结人教版是一本针对初中八年级学生编写的数学教材,旨在帮助学生系统地学习和掌握数学的基础知识与方法。
在这本教材中,整体思想主要包括数与式的应用、图形的初步认识、数学思想方法的培养、实际问题的建模与解决等方面。
首先,数与式的应用是整个教材的重要内容之一。
通过学习数与式的关系与应用,学生能够更好地理解数的概念和运算规则,掌握简单的代数表达式的运算与求值方法。
同时,教材还强调了将数与实际问题相联系,通过实际问题的解决,培养学生的抽象思维能力和解决问题的能力。
其次,图形的初步认识也是整本教材的重点。
教材中通过引入图形的定义和基本性质,让学生了解到数学与图形之间的关系,并通过图形的变换、相似、对称等内容,培养学生的观察力、想象力和推理能力。
此外,教材还引入了坐标系的概念和利用坐标进行图形分析的方法,为学生打下数学几何的基础。
此外,在整个教材中,数学思想方法的培养也是非常重要的。
教材注重培养学生的数学思维和解决问题的能力,通过引导学生观察、发现、总结、归纳和推理,培养学生的逻辑思维和创造思维能力,鼓励学生自主学习和探究。
同时,教材还引入了多种解题方法和思路,培养学生多样化的解题思维,提高解决问题的灵活性和创造性。
最后,实际问题的建模与解决是整个教材的亮点之一。
教材中提供了大量的实际问题,并通过数与式的应用、图形的初步认识等内容,引导学生将实际问题转化为数学问题,并提供解决问题的方法和思路。
这不仅帮助学生加深对数学知识的理解,而且培养了学生的问题意识和解决问题的能力,为学生将来解决实际问题奠定了基础。
综上所述,数学八上整体思想总结人教版通过数与式的应用、图形的初步认识、数学思想方法的培养、实际问题的建模与解决等方面,帮助学生全面理解和掌握数学的基础知识和方法,培养学生的思维能力和解决问题的能力,为将来的学习和发展打下良好的基础。
数学解题中的思想方法——整体思维和发散思维知识技能梳理:1、整体思维:整体思维方法在解题中,不是着限于问题的各个组成部分,而是将要解决的问题看作为一个整体。
具体方法:(1)整体代入,直奔终点;(2)整体把握,各个击破;(3)整体补形,变换角度。
2、发散思维:发散思维具有多向性、变异性、独特性的特点。
在内容上具有变通性和开放性,形式多样。
解题中涉及的主要发散思维模式,其涵义概括如下:题型发散——保持原命题发散的特点,变换题型和命题形式;解法发散——从不同角度、不同侧面解答问题;综合发散——将分析、归纳、综合等多种思维方法进行综合应用,解决较复杂的问题,使知识系统化,强调灵活应用。
发散思维还有逆向思维、迁移思维、分解思维、构造思维等等。
典型例题剖析:例1、设{ EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT |{}n a 是由正数组成的等比数列,是其前项和,证明:答案:略例2、如图,是直三棱柱,过点的平面和平面的交线记作。
(1)判定直线和的位置关系,并证明;(2)若,求顶点到直线的距离。
答案:(1);(2)例3、过抛物线顶点,任作互相垂直的两条弦交此抛物线于两点,求证:此两点连线的中点轨迹仍为一抛物线。
答案:略例4、已知复数,若是常数,,求满足的点的轨迹方程。
答案:当时,轨迹为椭圆,方程为;当时,轨迹为线段,方程是例5、如果正实数满足,求的最大值。
答案:A 1B 1C 1 A BC例6、对于函数,若存在,使成立,则称为的不动点。
已知函数(1)当时,求函数的不动点;(2)若对任意实数,函数恒有两个相异的不动点,求的取值范围。
答案:(1);(2)例7、如图,且有一般地,求:(1)向量对应的复数,;(2)向量对应的复数;(3) 答案:(1)(2)(3)自我测试作业:1、设复数满足等式,且,又已知复数使得为实数,问复数在复平面上的对应的点的集合是什么图形?并说明理由。
答案:以为圆心,1为半径的圆,除两点。
活动三:放开眼界,整体观察例1、(08杭州中考)小张同学根据某媒体上报道的一张条形统计图,在随笔中写道:“今年在我市的中学生艺术节上,参加合唱比赛的人数比去年激增”。
小张同学的这种说法对吗?为什么?师:数学源于生活,又运用于生活。
所以生活中的一些哲理,在数学中也会得到极大的体现。
那么今天我们来研究研究数学中的整体思想,看看是否也能做到放开眼界整体观察呢?老师板书:整体思想老师带领学生一起看题读题,并简单介绍条形统计图。
让学生在讲义的自我思考部分写下自己第一时间的思考结果。
老师在学生间游走,观察学生所得到的思考结果。
比较认同和不认同两种答案,引领学生发现造成两种不同答通过一个简单的统计图观察题调动学生尝试的积极性,并将整体思想从成语故事中的哲理直接联系到数学问题,让学生对数学问题倍感亲切。
最重要的让学生对数路(1、先拆开二次项及一次项2、整体观察,利用完全平方公式运算)进行比较。
老师引导学生给出结论: 1、整体观察出完全平方形式;2、以(x-y )这一共同特征作为局部整体。
眼界,整体观察。
说明普遍数学问题中都蕴含着数学中的整体思想。
活动四:化零为整,整体补形 例3、如图 ,⊙A ,⊙B ,⊙C 两两不相交,半径都是 0.5 cm ,则图中阴影部分的面积是( )212cm A π、28cm B π、师:由上一题,我们可知除了整体观察之外,或许我们处理数学问题的时候,能将有共同特征的局部视为一个整体,从而做到局部分析,整体把握。
让我们再一次回到几何部分,看看整体思想还能不能有更深层次的应用呢? 学生练习2分钟,老师通过上一题,从整体观察上升到局部整体性的应用。
【备战2013高考数学专题讲座】 第7讲:数学思想方法之整体思想探讨数学思想是指人们对数学理论和内容的本质的认识,数学方法是数学思想的具体化形式,实际上两者的本质是相同的,差别只是站在不同的角度看问题。
通常混称为“数学思想方法”。
常见的数学思想有:建模思想、归纳思想,分类思想、化归思想、整体思想、数形结合思想等。
整体思想就是从问题的整体性质出发,突出对问题的整体结构的分析和改造,发现问题的整体结构特征,善于用“集成”的眼光,把某些式子或图形看成一个整体,把握它们之间的关联,进行有目的、有意识的整体处理。
整体思想方法在代数式的化简与求值、解方程(组)、几何解证等方面都有广泛的应用,整体代入、叠加叠乘处理、整体运算、整体设元、整体处理、几何中的补形等都是整体思想方法在解数学问题中的具体运用。
结合2012年全国各地高考的实例,我们从下面四方面探讨整体思想的应用:(1)整体运算;(2)整体代换;(3)整体设元;(4)整体变形、补形。
一、整体运算:整体运算是着眼结构的整体性,根据问题的条件进行运算(包括整体配方、求导等),达到简化解题思路,确定解题的突破口或者总体思路。
典型例题:例1. (2012年全国课标卷理5分)设点P 在曲线12xy e =上,点Q 在曲线ln(2)y x =上,则PQ 最小值为【 】()A 1ln 2- ()Bln 2)- ()C 1ln 2+ ()D ln 2)+【答案】B 。
【考点】反函数的性质,导数的应用。
【解析】∵函数12xy e =与函数ln(2)y x =互为反函数,∴它们的图象关于y x =对称。
∴函数12x y e =上的点1(,)2x P x e 到直线y x =的距离为d =设函数1()2x g x e x =-,则1()12x g x e '=-,∴min ()1ln 2g x =-。
∴min d =。
∴由图象关于y x =对称得:PQ最小值为min 2ln 2)d =-。
数学中的整体思想整体思想是数学解题中一种重要的思想方法,在解决某些问题时,从问题的整体特性出发,统筹考虑,全面把握,构建整体结构,利用问题的各方面条件寻求简洁的解法。
有些数学问题中的某些元素虽然是非本质的,但若根据题目需要,设法将其视为对象,从整体上把握,则可化难为易,化繁为简。
一、整体代入有些题目整体与局部之间存在着等量关系,若把整体视为一个“黑箱”,则可以省去对里面繁琐细节的研究,直接利用这些等量关系解题。
例1:一船在静水中的速度是15千米/小时,要经过150千米的河,并且逆流而上(水流速度为5千米/小时),问船往返共用多少时间?分析:此题若从局部考虑,要分顺水、逆水两种情况分别计算,而从整体考虑,因为船速与水速均已知,所以两地之间距离(150千米)也是一个已知量,所以可以省去对其中繁琐细节的研究,直接利用公式解决问题。
设船往返共用x小时。
则根据题意列方程:15x-5x=150解得:x=15二、整体换元有些题目整体与局部之间存在着等量关系,若把整体视为一个“黑箱”,视“黑箱”为新元,则可以省去对里面繁琐细节的研究,直接利用这些等量关系解题。
例2:设a、b是方程2x2-7x+3=0的两根,且a>b>0,求a+b与ab的值。
分析:此题若从局部考虑,要解方程求出a、b的值再代入求值,而从整体考虑,因为a、b是方程2x2-7x+3=0的两根,所以a+b与ab满足一定的等量关系(韦达定理),因此可以省去对其中繁琐细节的研究,直接利用公式解决问题。
因为a、b是方程2x2-7x+3=0的两根,所以有:a+b=-(-7)/2=7/2;ab=3/2三、整体构造有些题目整体与局部之间存在着等量关系,若把整体视为一个“黑箱”,根据题目的需要而恰到好处地构造这个“黑箱”,则可以省去对其中繁琐细节的研究,直接利用这些等量关系解题。
例3:已知二次函数y=-x2+mx-m2-0.5m+4的最大值为-18/5,求此函数的解析式。
数学思想方法有哪七种
1、数形结合:是数学中最重要的,也是最基本的思想方法之一,是解决许多数学问题的有效思想。
“数缺形时少直观,形无数时难入微”是我国著名数学家华罗庚教授的名言,是对数形结合的作用进行了高度的概括。
2、转化思想:在整个初中数学中,转化(化归)思想一直贯穿其中。
转化思想是把一个未知(待解决)的问题化为已解决的或易于解决的问题来解决,如化繁为简、化难为易,化未知为已知,化高次为低次等,它是解决问题的一种最基本的思想,它是数学基本思想方法之一。
3、分类思想:有理数的分类、整式的分类、实数的分类、角的分类,三角形的分类、四边形的分类、点与圆的位置关系、直线与圆的位置关系,圆与圆的位置关系等都是通过分类讨论的。
4、整体思想
从问题的整体性质出发,突出对问题的整体结构的分析和改造,发现问题的整体结构特征,善于用“集成”的眼光,把某些式子或图形看成一个整体,把握它们之间的关联,进行有目的的、有意识的整体处理。
5、类比思想
把两个(或两类)不同的数学对象进行比较,如果发现它们在某
些方面有相同或类似之处,那么就推断它们在其他方面也可能有相同或类似之处。
6、配方法
将一个式子设法构成平方式,然后再进行所需要的转化。
当在求二次函数最值问题、解决实际问题最省钱、盈利最大化等问题时,经常要用到此方法。
7、待定系数法法
当我们所研究的数学式子具有某种特定形式时,要确定它,只要求出式子中待定的字母的值就可以了,为此,需要把已知的条件代入到这个待定的式子中,往往会得到含待定字母的方程或者方程组,然后解这个方程或者方程组就可以使问题得到解决。
初中数学思想方法数学思想方法是解决数学问题的灵魂,也是把数学知识转化为数学能力的桥梁。
初中数学中常用的思想方法有:整体思想、分类讨论思想、函数思想、方程思想、转化思想、类比思想、分类讨论思想等。
1、整体思想整体思想是从问题的整体性质出发,通过研究问题的整体形式、整体结构、整体与局部的内在等,找出解决问题的途径。
2、分类讨论思想当一个问题因为某种量或条件的改变,而引起演变结果的改变时,我们就需要对问题从各种不同的角度或分类讨论加以解决。
3、函数思想用运动变化的观点去分析和研究具体问题中的数量关系,用函数的形式,把这种数量关系用函数表示出来。
4、方程思想方程思想就是从分析问题的数量关系入手,通过设定未知数,把问题中的已知量与未知量的数量关系,转化为方程或方程组,然后利用方程的理论和方法,使问题得到解决。
5、转化思想转化思想是将要解决的问题转化成一个或几个已经解决的简单问题。
6、类比思想类比是根据两个具有相同或相似性质的事物之间进行比较,从而找到另外一些具有相同或相似性质的事物。
7、分类讨论思想分类讨论是根据所研究对象的差异,将其划分成不同的种类,分别加以研究,从而分解矛盾,化整为零,化一般为特殊,变抽象为具体,然后再一一加以解决。
分类依赖于标准的确定,不同的标准会有不同的分类方式。
总之数学思想方法是分析解决数学问题的灵魂,也是数学知识的精髓,是把数学知识转化为数学能力的桥梁。
一、引言在现今的初中数学教学中,培养学生的数学思想方法已经成为了一个重要的目标。
《初中数学思想方法导引》这本书,以其独特的视角和深入的剖析,成为了初中数学教师的重要参考书籍。
本书主要介绍了初中数学中的各类思想方法,如方程思想、函数思想、化归思想等,对于提高学生的数学素养,增强他们的解题能力,具有极大的指导意义。
二、数学思想方法的重要性数学思想方法是一种对数学规律和数学本质的深刻认识和理解,是对数学知识进行高度概括和抽象的结果。
在初中数学教学中,培养学生的数学思想方法不仅可以提高学生的数学成绩,更重要的是可以培养他们的逻辑思维能力、创新能力和解决问题的能力。
数学解题思想—-整体思想杨相云整体思想就是从问题的整体性质出发,突出对问题整体结构的分析和改造,发现问题的整体结构特征,善于用“集成”的眼光,把某些式子、图形或概念看成一个整体,把握它们之间的关联,进行有目的、有意识的整体处理.一.整体代入在求代数式的值时,可先将条件或待求式变形,再整体代入求值,使问题化难为易。
例1 已知a 是方程210x x +-=的一个根,求代数式22211a a a a--+的值。
分析:由a 是方程210x x +-=的一个根,得210a a +-=,则21-a a -=,2=1a a +,再整体带入即可。
二.整体设元在解决某些比较复杂的式子时,也可以考虑将复杂的式子整体用字母代换,使问题化繁为简,巧妙获解。
例2 阅读材料:求2320141+2+2+2...2++的值。
解:设S=2320141+2+2+2...2++,则2S=234201420152+2+22...22++++,两式相减得 2S-S=201521-,即S=201521-;故2320141+2+2+2...2++=201521-。
请你仿照此方法计算:(1)23101+3+3+3...3++;(2)231+5+5+5...5n ++(其中n 为正整数).分析:(1)仿照阅读材料,设S=23101+3+3+3...3++,两边乘以3后得到关系式3S=2310113+3+3...33+++,再与已知等式相减,得2S=1131-,即可求出所求式子的值;(2)设S=231+5+5+5...5n ++,两边乘以3后得到关系式5S=2315+5+5...5+5n n +++,再与已知等式相减,得4S=151n +-,即可求出所求式子的值;三.整体构造就是对已知条件和所求联合研究,把问题作为一个整体来构造,从而解决问题.例3 甲、乙、丙三种商品,若买甲4件,乙5件、丙2件,共用69元;若买甲5件,乙6件、丙1件,共用84元。
数学思想方法(整体思想、转化思想、分类讨论思想专题知识突破五数学思想方法(一)(整体思想、转化思想、分类讨论思想)一、中考专题诠释数学思想方法是指对数学知识和方法形成的规律性的理性认识,是解决数学问题的根本策略。
数学思想方法揭示概念、原理、规律的本质,是沟通基础知识与能力的桥梁,是数学知识的重要组成部分。
数学思想方法是数学知识在更高层次上的抽象和概括,它蕴含于数学知识的发生、发展和应用的过程中。
抓住数学思想方法,善于迅速调用数学思想方法,更是提高解题能力根本之所在.因此,在复习时要注意体会教材例题、习题以及中考试题中所体现的数学思想和方法,培养用数学思想方法解决问题的意识.二、解题策略和解法精讲数学思想方法是数学的精髓,是读书由厚到薄的升华,在复习中一定要注重培养在解题中提炼数学思想的习惯,中考常用到的数学思想方法有:整体思想、转化思想、函数与方程思想、数形结合思想、分类讨论思想等.在中考复习备考阶段,教师应指导学生系统总结这些数学思想与方法,掌握了它的实质,就可以把所学的知识融会贯通,解题时可以举一反三。
三、中考考点精讲考点一:整体思想整体思想是指把研究对象的某一部分(或全部)看成一个整体,通过观察与分析,找出整体与局部的联系,从而在客观上寻求解决问题的新途径。
整体是与局部对应的,按常规不容易求某一个(或多个)未知量时,可打破常规,根据题目的结构特征,把一组数或一个代数式看作一个整体,从而使问题得到解决。
例1 (2014•德州)如图,正三角形ABC的边长为2,D、E、F分别为BC、CA、AB的中点,以A、B、C三点为圆心,半径为1作圆,则圆中阴影部分的面积是.思路分析:观察发现,阴影部分的面积等于正三角形ABC的面积减去三个圆心角是60°,半径是2的扇形的面积..考点二:转化思想转化思想是解决数学问题的一种最基本的数学思想。
在研究数学问题时,我们通常是将未知问题转化为已知的问题,将复杂的问题转化为简单的问题,将抽象的问题转化为具体的问题,将实际问题转化为数学问题。
数学思想方法一整体思想整体思想,就是在研究和解决有关数学问题时,通过研究问题的整体形式、整体结构、整体特征,从而对问题进行整体处理的解题方法.从整体上去认识问题、思考问题,常常能化繁为简、变难为易,同时又能培养学生思维的灵活性、敏捷性.整体思想的主要表现形式有:整体代入、整体加减、整体代换、整体联想、整体补形、整体改造等等.在初中数学中的数与式、方程与不等式、函数与图象、几何与图形等方面,整体思想都有很好的应用,因此,每年的中考中涌现了许多别具创意、独特新颖的涉及整体思想的问题,尤其在考查高层次思维能力和创新意识方面具有独特的作用. 一.数与式中的整体思想例1.已知114a b -=,则2227a ab b a b ab---+的值等于 ( ) A.6 B.6- C.125 D.27-分析:根据条件显然无法计算出a ,b 的值,只能考虑在所求代数式中构造出11a b-的形式,再整体代入求解.解:112242b 6112272(4)72()7a ab b a a b ab b a------===-+⨯-+-+说明:本题也可以将条件变形为4b a ab -=,即4a b ab -=-,再整体代入求解.例2.已知代数式25342()2x ax bx cx x dx++++,当1x =时,值为3,则当1x =-时,代数式的值为解:因为当1x =时,值为3,所以231a b c d +++=+,即11a b cd++=+,从而,当1x =-时,原式()21211a b c d-++=+=-+=+例3.已知2002007a x =+,2002008b x =+,2002009c x =+,求多项式222a b c ab bc ac ++---的值.分析:要求多项式的值,直接代入计算肯定不是最佳方案,注意到222a b c ab bc ac ++---2221()()()2a b b c c a ⎡⎤=-+-+-⎣⎦,只要求得a b -,b c -,c a -这三个整体的值,本题的计算就显得很简单了.解:由已知得,1a b b c -=-=-,2c a -=,所以, 原式2221(1)(1)232⎡⎤=-+-+=⎣⎦ 说明:在进行条件求值时,我们可以根据条件的结构特征,合理变形,构造出条件中含有的模型,然后整体代入,从整体上把握解的方向和策略,从而使复杂问题简单化. 二.方程(组)与不等式(组)中的整体思想例4.已知24122x y k x y k +=+⎧⎨+=+⎩,且03x y <+<,则k 的取值范围是分析:本题如果直接解方程求出x ,y 再代入03x y <+<肯定比较麻烦,注意到条件中x y +是一个整体,因而我们只需求得x y +,通过整体的加减即可达到目的.解:将方程组的两式相加,得:3()53x y k +=+,所以513x y k +=+,从而50133k <+<,解得3655k -<<例5. 已知关于x ,y 的二元一次方程组3511x ay x by -=⎧⎨+=⎩的解为56x y =⎧⎨=⎩,那么关于x ,y的二元一次方程组3()()5()11x y a x y x y b x y +--=⎧⎨++-=⎩的解为为分析:如果把56x y =⎧⎨=⎩代入3511x ay x by -=⎧⎨+=⎩,解出a ,b 的值,再代入3()()()11x y a x y x y b x y +--=⎧⎨++-=⎩进行求解,应当是可行的,但运算量比较大,相对而言比较繁琐. 若采用整体思想,在方程组3()()5()11x y a x y x y b x y +--=⎧⎨++-=⎩中令x y mx y n+=⎧⎨-=⎩,则此方程组变形为3511m an m bn -=⎧⎨+=⎩,对照第一个方程组即知56m n =⎧⎨=⎩,从而56x y x y +=⎧⎨-=⎩,容易得到第二个方程组的解为11212x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩,这样就避免了求a ,b 的值,又简化了方程组,简便易操作.解:11212x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩说明:通过整体加减既避免了求复杂的未知数的值,又简化了方程组(不等式组),解答直接简便.例6.解方程 22523423x x x x+-=+分析:本题若采用去分母求解,过程很复杂和繁冗,根据方程特点,我们采用整体换元,将分式方程转化为整式方程来解.解:设223x x y +=,则原方程变形为54y y-=,即2450y y --=,解得15y =,21y =-,所以2235x x +=或2231x x +=-,从而解得152x =-,21x =,312x =-,41x =-,经检验1x ,2x ,3x ,4x 都是原方程的解.说明:(1)对于某些方程,如果项中含有相同部分(或部分相同)可把它看作一个整体,用整体换元进行代换,从而简化方程及解题过程.当然本题也可以设2234y x x =+-,将方程变形为54y y =+来解. (2)利用整体换元,我们还可以解决形如22315122x x x x -+=-这样的方程,只要设21x y x =-,从而将方程变形为15322y y +=,再转化为一元二次方程来求解. 例7. 有甲、乙、丙三种货物,若购甲3件,乙7件,丙1件,共需3.15元;若购甲4件,乙10件,丙1件,共需4.20元.现在计划购甲、乙、丙各1件,共需多少元?分析:要求的未知数是三个,而题设条件中只有两个等量关系,企图把甲、乙、丙各1件的钱数一一求出来是不可能的,若把甲、乙、丙各1件的钱数看成一个整体,问题就可能解决.解:设购甲、乙、丙各1件分别需x 元、y 元、z 元.依题意,得37315410420x y z x y z ++=++=⎧⎨⎩..,即2331533420()().()().x y x y z x y x y z ++++=++++=⎧⎨⎩解关于x y +3,x y z ++的二元一次方程组,可得x y z ++=105.(元) 答:购甲、乙、丙各1件共需1.05元.第9题YXO 1-14321I HEDBA说明:由于我们所感兴趣的不是x 、y 、z 的值,而是x y z ++这个整体的值,所以目标明确,直奔主题,收到了事半功倍的效果. 三.函数与图象中的整体思想例8.已知y m +和x n -成正比例(其中m 、n 是常数) (1)求证:y 是x 的一次函数;(2)如果y =-15时,x =-1;x =7时,y =1,求这个函数的解析式. 解:(1)因y m +与x n -成正比例,故可设y m k x n k +=-≠()()0 整理可得y k x k n m =-+()因k ≠0,k 、-+()k n m 为常数,所以y 是x 的一次函数.(2)由题意可得方程组-=--+=-+⎧⎨⎩1517k k n m k k n m ()()解得k =2,k n m +=13. 故所求的函数解析式为y x =-213. 说明:在解方程组时,单独解出k 、m 、n 是不可能的,也是不必要的.故将k n m +看成一个整体求解,从而求得函数解析式,这是求函数解析式的一个常用方法.例9. 若关于x 的一元二次方程22(1)20x a x a +-+-=有一根大于1,一根小于1-,求a 的取值范围.分析:此题如果运用根的判别式和韦达定理,解答此题较为困难.整体考虑,把一元二次方程22(1)20x a x a +-+-=与二次函数22(1)2y x a x a =+-+-联系起来,利用二次函数的图象来解题,则显得很直观,也较为容易.解:由题意可知,抛物线与x 轴的交点坐标,一个交点在点(1,0)的右边,另一个交点在点(1,0)-的左边,抛物线图象开口向上,则可得:当1x =时,0y <,当1x =-时,0y <,即2220a a a a ⎧+-<⎨-<⎩,∴20a -<<. 说明:(1)由于当1x =,1x =-时,0y <, 所以解答过程中不必再考虑0∆>了.(2)利用函数与图象,整体考察,是解决涉及方程(不等式)有关根的问题最有效的方法第11题OP FEDCBA在之一,在数学教学中应当引起足够的重视. 四.几何与图形中的整体思想例10.如图,123456∠+∠+∠+∠+∠+∠=分析:由于本题出无任何条件,因而单个角是无法求出的.利用三角形的性质,我们将12∠+∠视为一个整体,那么应与△ABC 中BAC ∠的外角相等,同理34∠+∠,56∠+∠分别与ABC ∠,ACB ∠的外角相等,利用三角形外角和定理,本题就迎刃而解了.解:因为12DAB ∠+∠=∠,34IBA ∠+∠=∠,56GCB ∠+∠=∠,根据三 角形外角定理,得360DAB IBA GCB ∠+∠+∠=°, 所以123456∠+∠+∠+∠+∠+∠=360°.说明:整体联想待求式之间的关系并正确应用相关性质是解决此类问题的关键. 例11.如图,菱形ABCD 的对角线长分别为3和4, P 是对角线AC 上任一点(点P 不与A ,C 重合),且PE ∥BC 交AB 于E , PF ∥CD 交AD 于F ,则图中阴影部分的面积为 .解:不难看出,四边形AEPF 为平行四边形, 从而△OAF 的面积等于△OAE 的面积, 故图中阴影部分的面积等于△ABC 的面积, 又因为12ABC ABCD S S ∆=1134322=⨯⨯⨯=,所以图中阴影部分的面积为3. 说明:本题中,△OAF 与△OAE 虽然并不全等,但它们等底同高,面积是相等的.因而,可以将图中阴影部分的面积转化为△ABC 的面积.我们在解题过程中,应仔细分析题意,挖掘题目的题设与结论中所隐含的信息,然后通过整体构造,常能出奇制胜.例12.如图,在正方形ABCD 中,E 为BC 边的中点,AE 平分BAF ∠,试判断AF 与BC CF +的大小关系,并说明理由.解:AF 与BC CF +的大小关系为AF BC CF =+.分别延长AE ,DC 交于点G ,因为E 为BC 边的中点,因而易证△ABE ≌△GCE ,所以AB GC =,并且BAE CGE ∠=∠,AB BC =,从而BC CF GF +=.由于AE 平分BAF ∠,所以BAE FAE ∠=∠,故FAE CGE ∠=∠,即△AFG 为等腰三角形,即AF GF =,所以,AF BC CF =+.说明:证明一条线段等于另外两条线段的和差,常常用截长法或补短法把问题转化为证明两条线段相等的问题,本题中我们利用三角形全等将BC CF +转化为FG 这一整体,从而达到了解决问题的目的.用整体思想解题不仅解题过程简捷明快,而且富有创造性,有了整体思维的意识,在思考问题时,才能使复杂问题简单化,提高解题速度,优化解题过程.同时,强化整体思想观念,灵活选择恰当的整体思想方法,常常能帮助我们走出困境,走向成功.练习一、选择题1. (2011盐城,4,3分)已知a ﹣b =1,则代数式2a ﹣2b ﹣3的值是( )A.﹣1B.1C.﹣5D.52. (2011,台湾省,26,5分)计算(250+0.9+0.8+0.7)2﹣(250﹣0.9﹣0.8﹣0.7)2之值为何?( ) A 、11.52 B 、23.04C 、1200D 、24003. 10(2011山东淄博10,4分)已知a 是方程x 2+x ﹣1=0的一个根,则22211a a a---错误!未找到引用源。
整体意识的运用
整体意识是在全局的观点上看问题,整体把握条件和结论之间的联系,或将条件中的某一部分、几何图形中的某一部分视作整体用于问题的研究,或将所要研究的结论视作一个整体,或问题的处理过程中,用整体的意识探寻解题策略,它与分解意识相互联系也相互转化。
例1 设α为锐角,若4cos 65απ⎛⎫+= ⎪⎝
⎭,则)122sin(π+a 的值为 . 分析:记6παβ+
= ,则22124ππαβ+=-。
由α为锐角,可得263ππβ<<。
由4cos()cos 65παβ+==
,可得3sin 5
β==。
从而2247sin 22sin cos ,cos 212sin 2525βββββ===-=,
sin(2)sin(2)sin 2cos cos 2sin 1244450π
πππαβββ+=-=-= 注:通过将题中的部分“式子”看成一个整体,实现问题的转化。
例2 求函数22(1)3sin ()1
x x f x x ++=+的最大值和最小值之和. 分析:若直接求最值是非常困难的,结论不是分别求最大值和最小值,而求整体探求最大值和最小值之和,故而可尝试研究函数f(x)的对称性,再从整体角度探究两最值之和 由于22222(1)sin 213sin 23sin ()1111x x x x x x x f x x x x ++++++===++++,记223sin ()1
x x g x x +=+,则易证g(x)为奇函数,从而max min ()()0g x g x +=, 因此max min max min max min ()()[1()][1()]2()()2f x f x g x g x g x g x +=+++=++=, 即M+m=2。
注:将所求结论看成一个整体,
例3 已知一个长方体的表面积为48cm 2,所有棱长之和为36cm ,试求该长方体体积的取值范围.
分析:设长方体的长、宽、高分别为a,b,c ,则有,,0,24,9.a b c ab bc ca a b c >⎧⎪++=⎨⎪++=⎩
从而 2
9,24()924.a b c ab c a b c c +=-=-+=-+
故a,b 是方程22(9)(924)0t c t c c --+-+=两正实根。
因此有1212
0,0,0.t t t t ∆≥⎧⎪+>⎨⎪>⎩可求得
1≤c ≤5. 设长方体体积为V ,则32924([1,5])V abc c c c c ==-+∈,
由2318243(2)(4)V c c c c '=-+=--可得当c ∈[1,2]和[4,5]时,0V '≥,当c ∈
[2,4]时,0V '≤, 所以函数V 有在区间[1,2]和[4,5]上单调递增,在区间[2,4]上单调递减,故max min max{(2),(5)}20,min{(1),(4)}16V V V V V V ====,从而体积的取值范围为
[16,20]
另外,也可以从整体角度出发,运用基本不等式消去a,b ,获得c 的取值范围.
练习:
1.求不等式338630(1)1
x x x x +-->++的解集. 解:由函数y =t 3+3t 为奇函数,且为递增函数,转化为2,(1,1)(,2)1
x x x >∈--∞-+ 2.若实数x ,y
满足x -=x 的取值范围为 .
,(0,0)a b a b ==≥≥,则有x=a 2+b 2,且a 2+b 2-4a=2b 。
亦即(a-2)2+(b-1)2=5 (a≥0, b≥0), 表示平面直角坐标系aob 中的圆弧,a 2+b 2表示该圆弧上点到原点之距的平方,其范围为[4,20]或0.
另:三角换元;柯西不等式。
3.已知A , B , C 是△ABC 的三内角,求证:
sin sin sin 3sin sin sin sin sin sin sin sin sin A C B B C A A B C C A B
++≥+-+-+-; 解:设a ,b ,c 是△ABC 的三边长,由正弦定理,要证原式成立,即证
3a c b b c a a b c c a b
++≥+-+-+-
令a +b -c =x , b +c -a =y , c +a -b =z ,则,,222
x z y x z y a b c +++===, 从而, 1()21[()()()]32a c b x z x y z y b c a a b c c a b y z x x y z y x z y x y z z x +++++=+++-+-+-=+++++≥。