数学解题中的化归法
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高中数学解题中应用化归法的总结与分享
1、理解分段函数:
分段函数包括三种:常函数、分子函数和分母函数。
理解这三种常见的分段
函数,掌握各种变换的方法是解决这类题目的关键。
2、对于函数的求值:
首先要明确,在分段函数的求值过程中,一定要注意求值的区间,确定属于
哪一段函数。
其次,需要注意函数表达式是否可分解,有时需要先分解函数以简化求值步骤。
3、化归法:
化归法是求解分段函数的一种常用方法,最重要的是注意运用表达式的变换,将分段函数简化,从而使其归为具��有解的函数。
一般来说,这种方法求解复杂的分段函数可能有多种可能,所以需要学会如何变换函数,找到最有效的变换方式,以及如何快速判断是否成功变换,以便得到正确的解。
高中数学解题中化归思想的运用化归思想是高中数学解题过程中的一种重要思维方法。
它通过转化问题的表达方式,简化问题的结构,从而找到更容易理解和解决的方法。
化归思想的运用,可以大大提高解题的效率和准确性。
下面我将以2000字的篇幅,详细介绍化归思想在高中数学解题中的运用。
一、化归思想的基本概念和原理化归思想是指将一个复杂的问题转化为一个简单的问题,从而易于理解和解决。
化归有两种常见的表现形式:一是通过等价变换,将问题转化为同类问题或更简单的问题;二是通过数值代换,将问题转化为已知的问题。
化归思想的基本原理是将复杂问题拆解成简单问题,并找到各个简单问题之间的联系和规律,从而解决复杂问题。
化归思想在高中数学解题中的应用非常广泛,以下列举几个典型的例子来说明。
1. 方程求解化归思想在方程求解中经常被使用。
对于一元二次方程ax^2+bx+c=0,如果我们能将其化为一个平方差的形式,例如(x+m)^2+n=0,那么就可以轻松求解出x的值。
同样,对于其他类型的方程,也可以使用化归思想,将其转化为已知的方程类型,从而求得解的值。
2. 几何图形的性质证明在几何学中,化归思想可以用于证明几何图形的性质。
对于一个三角形ABC,要证明三边的中线交于一点,可以将三边的中线延长至交于一点D,然后使用向量运算或者相似三角形的性质,证明BD=DC,从而得出结论。
3. 数列求和在数列求和中,化归思想也经常被使用。
当要求解一个等差数列的前n项和时,可以通过化归将其转化为求解一个等差数列的平方和的问题,从而得到更简单的解法。
同样,在等比数列的求和中也可以使用化归思想,将其转化为求解一个等比数列的前n项和的问题。
4. 不等式的证明在不等式证明中,化归思想也可以起到很好的作用。
要证明一个不等式的真假性,可以将其化为一个等价的不等式,然后根据该不等式的性质,通过化归运算得到结论。
同样,在不等式的证明中,也可以使用化归思想将复杂的不等式化为简单的不等式,从而更容易进行证明。
化归思想在中学数学解题中的运用
化归思想在中学数学解题中是非常常见的一种思维方式,它可以将一个复杂的问题化简成一个简单的问题,从而更容易求解。
以下是化归思想在中学数学解题中的几个具体应用:
1. 化简式子:可以利用化归思想将一个复杂的式子化简成一个简单的式子。
如将一个多次方程式化成一次方程式,或者将一个分数式子化成整数式子等。
2. 设变量:有时我们会遇到一些看似复杂的问题,但如果我们将问题中的某个量设为变量,则问题可能就变得简单了。
通过使用化归思想,我们可以将问题中的某个量设为变量,从而降低难度。
3. 找规律:通过对一组数据进行化归,我们可以找到其中的规律。
这种方法常常用于数列问题的解题过程中。
4. 分类讨论:化归思想也可以用于将一个问题分成不同的情况来讨论。
通过将问题化归为不同的情况,我们可以将复杂的问题变得更加简单,易于解决。
总之,化归思想是一种非常强大的思维方式,可以帮助我们高效地解决中学数学中的各种问题。
浅谈化归方法在数学解题中的应用化归方法是解决数学问题的常用方法之一。
化归方法就是把未知问题化归为已知问题、把复杂问题化归为简单问题、把非常规问题化归为常规问题,从而使问题获得解决的方法。
学生有了化归的思想,就能在更深层次上揭示知识的内部联系,提高他们分析问题和解决问题的能力。
下面从以下几个方面来谈谈化归方法在数学解题中的应用。
一、化未知为已知已知与未知是相对的,在一定条件下,未知可转化为已知,已知也可视为未知。
这种看法上的转变,往往可以帮助我们找到解题的方向。
二、化繁为简有些数学问题情况复杂,使用常规解法无处下手,对这些问题,可视情况对问题进行转化。
例:求f(x)=3sin(x+20°)+sin(x+80°)的最大值。
分析:该题若运用公式展开相当繁琐,难以求出结果。
若把(x+80°)转化为[(x+20°)+60°],则非常容易求解。
解:f(x)=3sin(x+20°)+sin(x+80°)=3sin(x+20°)+sin[(x+20°)+60°]= sin(x+20°+?渍)∴f(x)max=三、化一般为特殊“一般”与“特殊”两者之间可以互相转化,一般性寓于特殊性中,特殊性不能代替一般性。
但我们可以从问题的特殊情况入手,探索研究问题的一般性。
例:已知PA、PB是圆O的切线,∠APB=60°,AP=5 ,C为弦AB上的任意一点,过点C作射线OH,使PH⊥OH于H,求OC·OH的值。
分析:C为AB上任意一点,为探求OC·OH的值,我们可以特殊化处理,即取AB的中点C′,此时H与P重合,连接OA,AC′为直角三角形斜边上的高,由射影定理OC′·OP=OA2(⊙O的半径OA可求),当C在弦AB的一般位置时,只证OC·OH=OC′·OP。
高中数学解题中化归思想的运用化归是高中数学中常用的一种解题思想,通常能够将乍一看十分复杂的数学问题化简为简单的形式,并有助于提高解题效率。
以下就是在高中数学解题中常用的化归思想。
1. 化简式子在高中数学中,经常会遇到一些复杂的式子需要进行化简。
这时,可以利用代数恒等式、特殊值、分子分母约分、公因式等方法进行化简,使得式子更加简单明了。
例如,对于下面的式子:$$\frac{3x^2+6x}{3}$$可以通过将分子分母都除以3来化简:2. 找出规律在高中数学中,很多数列题需要找出其中的规律以求得下一项或任意一项。
通常可以通过对前几项进行观察来找出规律,并据此求出剩余的项。
例如,对于下面的题目:已知数列$\{a_n\}$的前3项$a_1=1,a_2=3,a_3=7$,且$a_n-a_{n-1}-a_{n-2}=0$,求$a_{10}$。
3. 取特例在高中数学中,有时候我们需要回归到一些基本的数学概念,通过取特例来探究问题的本质。
例如,对于下面的问题:已知$a,b>0$,且$a+b=2$,求$ab$的最大值。
由于$a+b=2$,可以取$b=2-a$,则$ab=a(2-a)=-a^2+2a$。
此时,问题就变成了求$-a^2+2a$的最大值。
该函数在$a=1$处取得最大值1,从而得到$ab$的最大值为1。
4. 对称化在高中数学中,一些问题可以通过对称化的方法得到简洁的解决方式。
例如,对于下面的问题:已知正整数$x,y,z$满足$x+y+z=1$,求$x^2+y^2+z^2$的最小值。
由于$x+y+z=1$,可以令$a=\frac{x+y}{2},b=\frac{y+z}{2},c=\frac{z+x}{2}$,则$x=a+c-b,y=b+a-c,z=c+b-a$。
此时,$x^2+y^2+z^2$可以化成$a^2+b^2+c^2$的形式。
由于$x+y+z=1$,可以得到:$$2(a+b+c)=x+y+z+3(a+b+c)-3=2$$从而可得$a+b+c=1$。
化归法在小学数学中的应用在问题的解决过程中,对待解题不断进行变形、转化。
直至把它归结为已经解决的问题或容易解决的问题,最终得到原问题的解答。
这就是“化归”的数学思想。
例题1:一个数加上2,减去5,乘4,除以3,得20。
求这个数?①“一个数”加上2,减去5;转化为:“一个数”减去 3 (这个转化是等价的);(通过转化信息少了,变简单了)。
原题即为:一个数减去3,乘4,除以3,得20,求这个数?②在转化:“一个数”减去3,乘4除以3得20,即为:“一个数”减去3后,除以3得5;(把乘法中乘4转化没,那么20就得除以4变为5了,通过这个转化乘法运算转化没了,计算变得又简单了)!即为:“一个数”减去3,除以3得5。
③“一个数”减去3后,除以3得5;则:“一个数”减去3后是15。
最后:这个数=15+3=18。
例题2:甲乙两数的和是186,商是5余数是6,那么甲乙两数各是多少?(注:甲比乙大)由被除数=除数x商+余数:转化得:被除数=除数 x 5 + 6;又由被除数 + 除数 = 186 ;在转化得:除数x5 + 6 + 除数 = 186;即:除数x6 + 6 = 186;除数 + 1 = 31;除数 = 30;被除数 = 30x5+6= 156 。
所以:甲数是 156 ,乙数是30 。
例题3:小学四年级的1+2+3+……+99怎么做?设 S = 1+2+3+...... + 99 ;变换下“S”中数字的相加顺序:S = 99+98+97+......+1 ;左边和左边相加等于右边和右边相加:即:2S = (99+1)+(98+2)+(97+3)+......+(1+99) 2S = 100 × 99s = 50 × 99所以: S = 4950。
举例说明化归三个方法化归是数学中常用的一种方法,用于将问题转化为更简单的形式,从而更容易解决。
下面举例说明化归的三种常见方法:代换法、递推法和对称法。
一、代换法代换法是指通过引入新的变量或函数,将原问题转化为一个等价的、更易解的问题。
例1:求解方程x^3-4x^2+5x+2=0的根。
解:我们可以使用代换法将该方程转化为一个更简单的形式。
设y=x-2,则有x=y+2、将x的表达式代入原方程,得到(y+2)^3-4(y+2)^2+5(y+2)+2=0。
化简后得到y^3+2y-8=0。
这是一个更易解的方程,我们可以直接求解它得到y的解,再将y的解带回原方程中求得x的解。
例2:证明任意正整数都可以表示为4个整数的平方和。
解:我们可以使用代换法将该问题转化为一个更易证明的形式。
设n=4k+r,其中k为非负整数,r为0、1、2或3、我们可以证明,对于r=0,1,2,3的情况,都存在一组整数a、b、c、d使得n=a^2+b^2+c^2+d^2、进一步地,我们可以利用代换法证明r=0的情况,然后利用模4的性质证明r=1,2,3的情况。
二、递推法递推法是指通过已知的几个或一些特殊情况的解,推导出问题的一般解。
例3:求解斐波那契数列。
解:斐波那契数列是以递推方式定义的数列,其中每一项都等于前两项的和。
已知第一项F(1)=1、第二项F(2)=1,我们可以使用递推法求解其余的项。
根据递推式F(n)=F(n-1)+F(n-2),可以依次计算出F(3)、F(4)、F(5)等,得到整个数列的解。
例4:求解汉诺塔问题。
解:汉诺塔问题是一个经典的递推问题,要求将n个盘子从一根柱子移动到另一根柱子,且在移动过程中要满足一个规则:任意时刻都不能将较大的盘子放在较小的盘子上。
已知当n=1时,只需要进行一次移动。
根据这个特殊情况的解,我们可以通过递推的方式求解出移动n个盘子的总步数和移动路径。
三、对称法对称法是指通过寻找问题中的其中一种对称关系,将问题转化为一个与之对称的更易解的问题。
第五章数学中的化归方法数学中的化归方法在不同的学科和领域中都有广泛的应用,从初等数学到高等数学,无一不离开化归方法的运用。
化归方法是指将一个复杂的问题通过其中一种方式转化为一个相对简单的问题,从而更容易解决。
下面将介绍一些常见的化归方法及其在数学中的应用。
一、代数化归法代数化归法是将一个数学问题通过代数运算转化为一个简单的代数关系或方程,并从中得出解的方法。
例如,在解方程问题中,经过代数化归可以将一个高次方程化归为一个低次方程,从而更容易求解。
代数化归法也常应用于恒等式的证明,通过代数运算将一个复杂的恒等式转化为一个简单的恒等式,从而完成证明。
二、几何化归法几何化归法是将一个几何问题通过几何变换转化为一个简单的几何问题,并从中得出解的方法。
例如,在求解三角形问题中,可以通过几何化归将一个三角形问题转化为一个矩形问题或平行四边形问题,从而更容易解决。
几何化归法也常应用于证明几何定理,通过几何变换将一个复杂的几何问题转化为一个简单的几何问题,并利用已知定理得出结论。
三、数列化归法数列化归法是将一个数列问题通过数列变换转化为一个简单的数列问题,并从中得出解的方法。
例如,在求解数列极限问题中,可以通过数列化归将一个复杂的数列极限问题转化为一个简单的数列极限问题,从而更容易求解。
数列化归法也常应用于求解递推数列问题,通过数列变换将一个递推数列问题转化为一个简单的递推数列问题,并从中得出通项表达式或递推公式。
四、微积分化归法微积分化归法是将一个微积分问题通过微积分运算转化为一个简单的微积分问题,并从中得出解的方法。
例如,在求解定积分问题中,可以通过微积分化归将一个复杂的定积分问题转化为一个简单的定积分问题,从而更容易求解。
微积分化归法也常应用于求解微分方程问题,通过微积分运算将一个微分方程问题转化为一个简单的微分方程问题,并从中得出解析解或数值解。
除了以上提到的几种常见的化归方法,化归方法还可以通过其他数学工具和技巧实现,例如复数化归、矩阵化归、函数化归等。
举例说明化归三个方法化归是数学中常用的思维方法之一,用于简化问题的求解过程。
化归方法的核心是将原问题转化为等价的、更简单的问题来求解。
在数学中,常见的化归方法有代入法、递推法和反证法。
一、代入法代入法是将未知量或变量替换为已知量或常量的一种方法。
通过找到适当的代入值,可以简化问题的复杂性。
代入法常用于方程求解、函数定义、等式验证等问题中。
举例:1.方程求解假设有一个一元二次方程:$ax^2+bx+c=0$,其中$a \neq 0$。
为了求解该方程的解,可以使用代入法。
假设$x_1$为方程的一个解,将$x_1$代入方程中,得到$a{x_1}^2 + bx_1 + c = 0$。
根据这个等式,可以将$b$和$c$表示为$x_1$和$a$的函数,从而化简方程的求解过程。
2.函数定义假设有一个函数$f(x)$的定义为$f(x)=2x+1$。
为了求解$f(x)$在其中一特定点$x_0$处的值,可以使用代入法。
将$x_0$代入函数定义中,得到$f(x_0)=2x_0+1$,从而得到函数在$x_0$点处的值。
二、递推法递推法是通过已知规律的数列或关系式,利用前一项或前几项来确定后一项的方法。
递推法常应用于数列、递归和动态规划等问题中。
举例:1.斐波那契数列斐波那契数列是一个典型的可以使用递推法求解的数列。
该数列的规律是,从第三项开始,每一项都是前两项的和。
即$F(n)=F(n-1)+F(n-2)$,其中$F(1)=0$,$F(2)=1$。
通过递推方法,可以依次求解出数列中的每一项。
2.动态规划动态规划是一种用于解决具有最优子结构性质的问题的方法。
动态规划的核心思想是将问题分解为多个子问题,并通过当前子问题的解来推导出更大规模问题的解。
通过递推的方式逐步求解子问题,在每一步选择最优的解,最终得到原问题的最优解。
三、反证法反证法是一种证明方法,利用推理的反向思维来证明一些命题的方法。
反证法通常通过假设命题的否定,推导出与已知事实或已有定理矛盾的结论,从而推翻假设命题的否定,进而证明了原命题。
数学解题中的化归法
摘要:在解决问题的过程中,数学家往往不是直接解决原问题,而是对问题进
行变形、转化,直至把它化归为某个已经解决的问题或者容易解决的问题,把所
要解决的问题,经过某种变化,使之化归。
化归法是一种分析问题、解决问题的
基本思想方法。
在数学中通常的作法是:将一个非基本问题通过分解、变形、代
换等,或平移、旋转、伸缩等方式,将它化归为一个熟悉的基本问题,从而求出
解答。
关键词:化归法;转化;变形;联想
在解决问题过程中,往往不是直接解决原问题,而是对问题进行变形、转化,直至把它化归为某个已经解决的问题或者容易解决的问题,把所要解决的问题,
经过某种化归,使之得到解决,这就叫做化归法。
化归法是一种分析问题、解决问题的基本思想方法。
在数学中通常的作法是:将一个非基本的问题通过分解、变形、代换等,或平移、旋转、伸缩等多种方式,将它化归为一个熟悉的基本问题,从而求出解答。
如在解析几何中,当我们学完
了最基本、最简单的圆锥曲线知识后,对一般圆锥曲线的研究,我们也是通过坐
标轴平移或旋转,化归为基本的圆锥曲线(在新坐标系中)来实现。
其他如几何问
题化归为代数问题,立体几何问题化归为平面几何问题,任意角的三角函数问题
化归为锐角三角函数问题来表示的例子就更多了。
所以,掌握化归的思想方法对
于数学学习有着重要意义。
一、化归法的基本原则
化归的核心是转化。
化归法有三个要素,即化归的对象:即问题中需要改变
的成份,是改变整个题目还是只改变它的条件或问题;化归的目标:即化难为易、化繁为简,还是将陌生问题转化为熟悉问题;化归的方法:即转化途径,这是化
归法的关键。
若要实施好某种化归,且使这种化归行之有效,就必须遵循相应的原则,而
不是盲目进行。
一般说来,化归应遵循以下原则:即熟悉化原则,就是将不熟悉
的问题化归为比较熟悉的问题,从而充分调动已有的知识和经验用于解决新问题;简单化原则,就是将复杂的问题化归为比较简单的问题,从而使问题更加容易解决;和谐化原则,就是将问题的表现形式变形为更加符合数学内部固有的和谐统
一的特点,这样做有利于揭示问题所涉及的各种数学对象之间的本质联系;直观
化原则,就是将一些含糊的、抽象的、深奥的问题化归为比较具体的、直观的、
浅显的问题来解决。
二、化归法的应用
在明确了化归的对象和化归的目标后,如何进行化归途径就是最重要的。
实
现化归的常用措施有:分割法、典型化法、数形结合法、映射法、逼近法、消元法、降次法、换元法、数学模型法等。
实施化归的方法虽然很多,但是都具有一
个共同特点:我们不应以静止的观点来看待问题,而应以可变化的观点去看待问题,即善于将待解的问题进行变形,通过适当的变形使之更加容易解决,这才是
化归的核心思想。
三、总结
在解题过程中,必须紧紧盯着目标,即应考虑这样的问题:怎样才能达到解决原问题的目的,在这个大前提下,实施化归才是有成效的,盲目地选择化归方向与方法必将走入死胡同,我们应保持一定的灵活性。
正如波利亚所指出:如果有几条可能的途径,而其中没有一个是十分有把握的,那么在沿着某条路走得太远以前,最好对每条路都稍加探索,不要过早地把自己局限于某一途径,这也是化归的策略之一。
在解题中必须考虑以下问题:怎样才能更快、更有效地解决问题,即应注意在几种可能的途径中进行选择,这就是择优原则。
这几种择优原则也是我们运用化归的依据和出发点,而化归法并非万能,即并不是所有问题都可以通过化归而得到解决的。
它的成功运用是以“数学发现”为前提。
因此,我们不能停留于化归法的分析,而必须从事新的研究,在研究中获得新方法和新理论。
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作者单位:江苏省宝应中学
邮政编码:225800。