高中数学解题中化归思想的有效运用
化归思想是转化与归结的简称,指的是将一个问题化难为易、化繁为简,化复杂为简单的过程,既是一种关键的解题思想,又是一种常规的思维策略,更是一种特殊的数学解题方式.在高中数学教学中,随着知识难度与深度的提升,解题也是越来越困难,教师可指导学生在解题中有效运用化归思想,使其把具体问题作精细化处理,增强个人逻辑思维能力.
多元问题少元化
在高中数学课程教学中,解题是一大难点,究其原因主要在于初、高中数学知识之间跨度较大,部分学生的思维与认知难以跟上正常的教学进度,导致他们在解题中困难重重.其中高中生在处理数学问题时,通常会遇到含有多个未知数的问题,即多元化,他们通常不知所措,这时教师可以引领学生采用化归思想,将多元问题少元化,降低解题难度.
例1:如果a>0,x,y,z∈R,x+y+z=a,x2+y2+z2=a2,那么x,y,z的取值范围分别是什么?
解析:题目中存在三个变量x,y,z,给出的条件是两个方程,左边是有关x,y,z的对称式,把两个式子结合在一起能够消元.例如,可以消去变量z,得到x2+y2+(a-x-y)2=a2,将一个三元方程转化成二元方程.
解答:教师提示学生把这个函数关系式中的变量x当成常量来看待,就会得到一个关于y的方程式,即y2+(x-a)y+(x2-ax)=0,这个方程存在实根,所以Δ=(x-a)2-4(x2-ax)≥0,化简后得到3x2-2ax-a2≤0;再把x看成变量,这个式子就成了一个关于x的不等式,解之得-≤x≤a.采用同样的方法可以得到-≤y≤a,-≤z≤a.
上述案例,学生通过对化归思想的有效运用,将“三元”顺利变化成“二元”,达到多元问题少元化、烦琐问题简易化的目的,使其灵活转变审题角度,最终解决掉难题.
代数问题图形化
代数问题图形化其实就是数与形之间的转化,数学研究对象可分为数与形两大部分,两者密切联系、相互转化.在高中数学教学中,方程与函数之间有着紧密联系,能够相互转化,函数和图像又密切相连,教师可以指导学生运用化归思想,将方程等代数转化成函数图像的方式进行研究,达到以数辅形、以形助数的目的,使其灵活运用数形结合思想解题.
例2:已知方程cos2x+4asinx+a-2=0在区间[0,π]上存在两个不同的解,求实数a的取值范围.
解析:把cos2x变成sinx的形式,原方程就成为一个关于sinx与a两者之间的函数表达式.
解答:把原式变成2sin2x-4asinx-a+1=0,设sinx=t,当x∈[0,π]时,t∈[0,1],原方程变成2t2-4at-a+1=0.根据函数y=t与y=sinx的图像得知,(0,1)内的一个t值对应于(0,π)内的两个x值.结合题意得关于t的方程f(t)=2t2-4at-a+1=0在(0,1)上有唯一解或t=0.然后分类讨论:若f(0)f(1)=(1-a)(3-5a)<0,则;若Δ=16a2-8(1-a)=0,0<a<1,则;若t=0,根据变形后的式子得出a=1.综上分析,a的取值范围是
在上述案例中,有效运用化归思想把一个方程问题变成函数问题,再利用函数图像来分析和解题,显得更为直观与方便,体现出了数形结合思想,让学生的思路变得更加清晰.
一般问题特殊化
高中生在研究数学问题时,通常以特殊状态为切入点,探索知识的一般规律,再结合一般规律研究特殊情况,由于特殊问题显得更为直观与简单,有利于他们理解与接受.解答高中数学题目比较注重灵活性,假如一直采用循规蹈矩的方法分析和运算,将会耗费更多精力与时间,教师可指导学生运用化归思想,将一般问题变得特殊化,提高他们的解题效率.
例3:已知an=n-4,n≤6;an=2n-5,n≥7,求所有的正整数m让等式am+am+1+am+2=am·am+1·am+2成立.
解答:教师提示学生列出数列{an}的前几项:-3,-2,-1,0,1,2,4,8,….他们通过观察轻松发现从第5项开始,连续3项的和同积相比,和均会小很多,那么让等式am+am+1+am+2=am·am+1·am+2成立的m值只能是整数1,2,3,4,经过计算得到m=1或m=3.接下来需证明当m≥5时,am+am+1+am+2<am·am+1·am+2:当m≥5时,am·am+1·am+2-(am+am+1+am+2)=2m-5×2m-4×2m-3-(2m-5+2m-4+2m-3)=2m-5(22m-7-7).由于m≥5,所以(22m-7-7)≥0.综上分析,m=1或m=3.
针对上述案例,通过有效运用化归思想分析题目,即对一般问题的特殊化处理,使学生选择一个恰当角度通过一般情况研究问题的特殊情况,让他们获得事半功倍的学习效果.
抽象问题具体化
大部分高中数学问题都比较抽象,对学生的思维能力与认知水平要求较高,他们难以透彻理解题目意思,不利于接下来的正常解题,还容易出错.对此,高中数学教师在日常解题教学中可以引导学生有效运用化归思想,将抽象问题处理得具体化和直观化,降低理解难度,使学生快速掌握题目中的条件及相互关系,帮助他们优化解题思路,提高正确率.
下一篇:没有了