人們認識世界總是從特殊到一般,再從一般到特殊,數學研究也不例外. 對于一般情況下難以求解的問題,可以運用特殊化思想,取特殊值、特殊圖形,從而使問題順利求解. 本文結合一些例題來談一下特殊與一般思想在數學中的運用.
一、 用“特殊化”思想解題
“特殊”能在一定范圍內反映或體現“一般”. 由于填空、選擇題不要求嚴密完整的推理過程,若能用特殊化進行探索、猜想、驗證,可以使解題過程簡單,獲取答案快速而且準確. 用特殊化方法解題的理論依據和邏輯基礎是:若一般情況下成立,那么其包含于題目中的特殊情況也成立,這是一種巧法.
1. 字母或角的取值特殊化
【解析】這道題目要判斷的四個不等式很“龐大”,用特殊值法可達到“秒殺”的效果. 因為<,所以只要取符合條件的a、b、c、d的值,如a=1、b=2、c=3、d=4,代入各式即可判斷不等式的正誤. 故本題應選A.
【點評】在利用特殊化的方法解決問題時需要注意以下幾點:(1) 題目的答案必須是唯一確定的;(2) 特殊值的選取必須符合題設條件;(3) 特殊值的選取應盡可能簡單,以便運算和比較.
2. 點或圖形位置特殊化
例2 (2012·德州)如圖1,兩個反比例函數y=和y=-的圖像分別是l1和l2. 設點P在l1上,PC⊥x軸,垂足為C,交l2于點A,PD⊥y軸,垂足為D,交l2于點B,則△PAB的面積為( ).
A. 3 B. 4 C. D. 5
【解析】在本題中,只要點P確定,那么A、B、C、D四點也就確定了. 本題給出的選項都是一個定值,也從側面反映只要點P在l1上,△PAB的面積與點P的坐標無關. 不妨設點P的橫坐標為1,那么P(1,1),A(1,-2),B(-2,1),所以PA=3,PB=3,△PAB的面積為,故選C.
例3 (2013·濟寧)如圖2,在矩形ABCD中,AB=3,AD=4,P是AD上一動點,PE⊥AC于E,PF⊥BD于F,則PE+PF= ______.
【解析】這是一道與動點有關的問題. 以這種形式出現,最后結果肯定是一個定值. 既然點P在AD上運動,那么點P在線段AD的任何位置PE+PF的值都不變. 因此可以讓點P運動到點A,根據題意畫出如圖3所示的圖形,此時PE=0,由AB=3,AD=4,可求出BD=5,利用△ABD的面積可以求出PF=2.4,所以PE+PF=2.4.
【點評】用特殊圖形解決問題時,一定要注意特殊圖形的選取必須要符合題設條件,且問題的答案必須是唯一確定的. 所以在構造特殊圖形時,一般從以下幾個方面來考慮:(1) 線段上的特殊點一般取線段的中點或者端點,弧上的點一般選取弧的中點或端點;(2) 線與線的位置關系可以特殊化為平行、垂直或重合;(3) 任意四邊形可特殊化為平行四邊形、矩形、菱形或正方形.
二、 用“特殊→一般→特殊”思想解決問題
1. 在中考中,經常會遇到探索規(guī)律的題目. 解決這類題目的方法是從簡單、特殊、具體情形出發(fā),通過特殊情況的研究,歸納出一般結論,有時還需用一般結論解決其他特殊情況.
例4 (2013·淮安)觀察一列單項式:1x,3x2,5x2,7x,9x2,11x2,…則第2013個單項式是_______.
【解析】本題先看系數變化規(guī)律:系數依次為1,3,5,7,9,11,…,2n-1;再看指數變化規(guī)律:x的指數依次是1,2,2,1,2,2,1,2,2,……可見三個單項式一個循環(huán),故可得第2013個單項式的系數為4025;因為2013÷3=671,所以第2013個單項式的指數為2.因此第2013個單項式是4025x2. 本題體現了由特殊到一般再到特殊的思維過程.
2. 在某些幾何圖形中,有些點和線的位置是在不斷變化的,在這個變化過程中,卻有一些線段的長度或比值、角的大小等存在著一定的關系. 解決這類問題,一般是從特殊情況入手,逐步分析、比較、討論,從中發(fā)現規(guī)律或者解答方法,再用這個規(guī)律或解答方法解決其他類似問題.
例5 (2012·河南)類比、轉化、從特殊到一般等思想方法,在數學學習和研究中經常用到,如下是一個案例,請補充完整.
原題:如圖4,在平行四邊形ABCD中,點E是BC的中點,點F是線段AE上一點,BF的延長線交射線CD于點G. 若=3,求的值.
(1) 嘗試探究
在圖4中,過點E作EH∥AB交BG于點H,則AB和EH的數量關系是______,CG和EH的數量關系是______,的值是______.
(2) 類比延伸
如圖5,在原題的條件下,若=m(m>0),則的值是______(用含有m的代數式表示),試寫出解答過程.
(3) 拓展遷移
如圖6,梯形ABCD中,DC∥AB,點E是BC的延長線上的一點,AE和BD相交于點F. 若=a,=b,(a>0,b>0),則的值是______(用含a、b的代數式表示).
【解析】第(1)題,按照題中的提示方法利用三角形相似不難求出AB=3EH,CG=2EH,=. 第(2)題是第(1)題的一般情況,因此可以仿照第(1)題添加相同的輔助線,過點E作EH∥AB交BG于點H,利用類似的方法求出=. 第(3)題把原題中的平行四邊形變?yōu)榱颂菪?,有了前面兩題的解題經驗,對于這種特殊情況,仍可添加類似的輔助線:過點E作EH∥AB交BD的延長線于點H(如圖7),依舊是利用相似求出=ab.
【點評】運用“特殊→一般→特殊”的思想方法,能使數學問題化難為易,而且能加深同學們對數學知識的理解,同時還能打開解題思路.
(作者單位:江蘇省常州市武進區(qū)湖塘實驗中學)