福建省安溪第八中學 唐繼承
笛卡爾說:“把我所考察的每一個難題,都盡可能地化為細小的部分,直化到可以圓滿解決的程度為止?!?/p>
解答數(shù)學題時,由于許多題目不僅涉及的知識范圍上帶有較強的綜合性,而且就問題本身來說也是受到多種條件的交叉制約,形成錯綜復雜的局面,有時很難在整體上加以解決,這時就從分割入手,把整體劃分為若干個局部,轉(zhuǎn)而去解決局部問題,最后達到整體上的解決。分類討論是一種邏輯方法,是一種重要的數(shù)學思想,同時也是一種重要的解題策略,它體現(xiàn)了化整為零、積零為整的思想與歸類整理的方法.有關分類討論思想的數(shù)學問題具有明顯的邏輯性、綜合性、探索性,能訓練人的思維條理性和概括性,所以數(shù)學中占有重要的位置。
歷年高考題中都有分類討論思想的運用,求解。其思想方法是高中數(shù)學的重點,由于這類題目綜合性強,邏輯性嚴密,探索性開放,因而也是學習的難點。
分類的對象是確定的,標準是同一的,不遺漏、不重復、分層次、不越級討論。即要證明一個命題對于集合P成立,可以將集合P分成若干個子集pi(1≤i≤n)且 滿 足P=P1∪P2∪…∪Pn(其 中Pi∩Pj=φi≠j, 1≤i,j≤n),然 后分別證明命題P1、P2,……,Pn都成立,則命題P成立。
一是明確討論對象,確定對象的范圍;二是確定分類標準,進行合理分類,做到不重不漏;三是逐類討論,一一解決,獲得階段性結(jié)果;四是歸納總結(jié),得出結(jié)論。
涉及的數(shù)學概念是以分類形式定義的,如絕對值、直線與平面所成的角、直線的傾斜角、不等式、兩直線的位置關系等。有些概念本身有一定限制。如斜率、曲線中二次曲線的分類等。接這類題時,以所定義的概念為依據(jù)來進行分類討論。
例:對x∈R,不等式|x+ 2 |- |x- 1|>a恒成立,求a的取值范圍,通過零點分區(qū)間討論可得f(x)=|x+ 2 |- |x-1|,最小值為-3,所以a<-3
運用的數(shù)學定理公式或運算性質(zhì)法則是分類給出的。如分母不為零、開偶次方被開方數(shù)非負、對數(shù)的真數(shù)為正、對數(shù)及指數(shù)由于底數(shù)的取值范圍不確定而導致的增減性不確定、二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a≠0)由a的正負而導致開口方向不確定、由a、b的不確定而導致對稱軸的不確定等。
例:已知二次函數(shù)f(x)=ax2+x適合等 式f(5-x) =f(x-3)且x∈ [m,n](m≠n)時 ,f(x)的取值范圍為[3m,3n],求m,n 。
解:由f(5-x) =f(x-3)得圖象對稱軸為x=1,從而,以再從區(qū)間與對稱軸的位置關系進行討論。
含有參數(shù)的數(shù)學問題中,參變量的不同取值會導致不同的結(jié)果,因此有必要對參數(shù)進行討論。
例:設0<x<1,a>0且a≠1試比較A=|loga(1-x)|與B=|loga(1+x)|的大小。
分析:解題時為了達到比較A與B的大小,必須考慮去絕對值,從而必須為a>1及0<a<1進行分類討論,從而得出A>B。
比較對數(shù)大小,運用對數(shù)函數(shù)的單調(diào)性,而單調(diào)性與底數(shù)a有關,所以對底數(shù)a分兩類情況進行討論。
解∵0<x<1
∴ 0<1-x<1,1+x>1①當0<a<1時,loga(1-x)>0,loga(1+x)<0,所以
|loga(1-x)|-|loga(1+x)|=loga(1-x)-[-loga(1+x)]=loga(1-x)>0;
②當a>1時,loga(1-x)<0,loga(1+x)>0,所以
|loga(1-x)|-|loga(1+x)|=-loga(1-x) -loga(1+x)=-loga(1-x)>0;
由①②可知,|l o ga(1-x)|>|loga(1+x)|。
4.當研究的對象不完全屬于一個確定的范疇時引起的討論、由實際問題引起討論等
例:已知集合A和集合B各含有12個元素,A∩B含有4個元素,試求同時滿足下面兩個條件的集合C的個數(shù):①.C ?A∪B且C中含有3個元素;②.C∩A≠φ
分析:由已知并結(jié)合集合的概念,C中的元素分兩類:①屬于A 元素;②不屬于A而屬于B的元素。并由含A中元素的個數(shù)1、2、3,而將取法分三種。
解:C112·C28+C212·C18+C312·C08=1084
那么,在具體的教育教學活動中,如何貫徹學好分類討論的數(shù)學思想方法呢?
一是對所學知識內(nèi)容進行全面復習的基礎上,要注意突出數(shù)學思維的形式,要重視課本,尤其是重視對每一個基本公式性質(zhì)的適用條件適用范圍對每一種運算的實施條件,要準確理解并把握住。重視對重要概念公式法則的形成過程和例題的典型作用。
二是做好復習工作,是對數(shù)學基礎知識和基本方法的不斷深化,要從本質(zhì)上認識和理解數(shù)學知識之間的聯(lián)系,從而加以分類歸納綜合,形成一個知識的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。在思考問題時,要學會用辨證的思想,力爭通觀全局,切忌極端和片面。
三是在分類討論的全過程中,要堅持同一個分類標準,并始終遵循不重不漏的原則。在分類對象確定后,還有一個如何分類與討論的問題,選擇最佳的分類方法。不僅可以防止重復和遺漏,還可以簡化運算,避免解題中的錯誤。
四是數(shù)學思想和方法是數(shù)學知識在更感高層次上的抽象和概括,它蘊涵于數(shù)學知識的發(fā)生發(fā)展和應用的過程中,對數(shù)學思想方法,首先要領悟到蘊涵在數(shù)學概念定義定理公式法則中的數(shù)學思想方法,它體現(xiàn)了數(shù)學知識的發(fā)生發(fā)展過程。其次對數(shù)學思想方法還要理解知識的深化,以問題的發(fā)現(xiàn)與解決為途徑,提高學生解決問題的能力,發(fā)展學生的數(shù)學思維能力。
有些分類討論是不可避免的,但有些問題如能變換角度,充分挖掘問題潛在的本質(zhì)特征,或運用變換命題,將問題轉(zhuǎn)化為另一個較簡單,熟悉的數(shù)學問題,則可收到意想不到的效果,從而避免分類討論。
一是從參數(shù)入手,巧避討論。二是掘隱含條件,力避分類討論。三是整體化思想。四是數(shù)形結(jié)合。五是正難則反。六是分離參數(shù),轉(zhuǎn)化化歸。
總之,只有領悟了蘊涵在問題中的提出完善和深化的全過程,掌握了貫穿在分析問題,解決問題時的數(shù)學思維方法,才能達到數(shù)學知識和方法的融會貫通,提高綜合運用數(shù)學知識和方法及解決問題的能力。