胡昌亮
特殊化方法是一種以退為進的解題策略,它主要指在研究問題的過程中,通過考慮特殊情形,如特殊關(guān)系、特殊位置、特殊數(shù)值、特殊圖形、特殊反例等,使復(fù)雜問題簡單化、抽象問題具體化,從而尋求出解決問題的突破口,使問題快速、準確、有效地得以解決.在初中數(shù)學(xué)解題中,在解答某些數(shù)學(xué)問題時,若按照一般方法求解難度大,或無從下手,此時,教師不妨引導(dǎo)學(xué)生考慮它的特殊情形,巧借特殊化方法,優(yōu)化解題過程,培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì),提高學(xué)生的思維和解題能力.
一、巧用特殊化方法,培養(yǎng)思維嚴謹性,提升學(xué)生邏輯思維
數(shù)學(xué)思維嚴謹性,作為一種數(shù)學(xué)思維品質(zhì),它體現(xiàn)了數(shù)學(xué)思維活動中嚴謹和周密的程度.它是指在分析和研究數(shù)學(xué)問題過程中,能夠嚴格遵循一定的邏輯規(guī)律,做到概念理解透徹、思路明確清晰、推理論證有理有據(jù)、敘述結(jié)論表達簡潔準確.初中學(xué)生由于受知識經(jīng)驗、生活閱歷、認識水平以及思維能力的制約,在學(xué)習(xí)過程中,其思維常常會出現(xiàn)不嚴謹、不周密的現(xiàn)象,這也是中學(xué)生普遍存在的一種思維缺陷.特殊化方法是一種嚴密的解題方法,巧借特殊化方法,從特殊最佳情形入手探究和分析數(shù)學(xué)問題,往往可以揭示問題的本質(zhì)所在,有助于開拓學(xué)生解題思路,培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)倪壿嬎季S能力.
例1如圖1所示,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,CD⊥AB,垂足為D,點E在AC上,BE交CD于點G,EF⊥BE交AB于點F,若AC=mBC, CE=nEA(m,n為實數(shù)),試探究線段EF與EG的數(shù)量關(guān)系.
解析此題給人一種結(jié)果不明之感,若按照一般方法進行求解,學(xué)生往往會束手無策,陷入“死胡同”中,若根據(jù)AC=mBC, CE=nEA(m,n 為實數(shù)),可借助特殊化方法,考慮m=1,n=1這種 特殊情況,往往會讓學(xué)生變困惑為頓悟,茅塞頓開.此時,可過E作EN⊥CD于N,EM⊥AB于M,易證△EFM≌△EGN,從而得出EF=EG.這樣,必有當m=1,n=1為任意實數(shù)的情況存在,從而再聯(lián)想到通過證明△EFM∽△EGN,求出EF= nEG.于是對于一般情況AC=mBC, CE=nEA,如圖1所示,通過對前面兩種情況的分析,自然就容易輕松找到解題思路:通過證明△EFM∽△EGN,進而求出:EF=nmEG這一關(guān)系.這樣通過特殊化方法的巧妙運用,不僅提高了學(xué)生的解題效率,而且促進了學(xué)生嚴謹?shù)倪壿嬎季S能力的發(fā)展.
三、巧用特殊化方法,培養(yǎng)思維批判性,優(yōu)化學(xué)生分析思維
數(shù)學(xué)思維批判性,它是指在分析和解決數(shù)學(xué)問題的過程中,學(xué)生能夠獨立思考,對已有的論證論據(jù)提出自己的質(zhì)疑,發(fā)表自己的見解.思維批判性反映了學(xué)生在思維活動中獨立分析、質(zhì)疑判斷的程度,它是培養(yǎng)學(xué)生辨析判斷、質(zhì)疑提問、創(chuàng)新能力不可或缺的組成因素.在數(shù)學(xué)解題過程中,學(xué)生有時對自己所獲得的結(jié)果或?qū)ふ业降囊?guī)律沒有十足的把握,此時,巧妙地借助特殊化方法,引導(dǎo)學(xué)生從特殊情況加以分析驗證,往往可以使學(xué)生更加深刻地認識和發(fā)現(xiàn)自己解答中存在的不足之處,以便學(xué)生及時改進完善,這對于培養(yǎng)學(xué)生思維的批判性,提升學(xué)生分析思維和明辨是非的能力無疑是非常有幫助的.
例2試判斷“有一組對邊和一組對角相等的四邊形是平行四邊形”是否是真命題嗎?
分析用幾何作圖法構(gòu)該命題特殊反例.
如圖2所示,在⊙O中作兩條相交的等弦AB、CD,連接AD、BC,然后延長AD至E,使△ABE構(gòu)成等腰三角角形,則四邊形CDEB符合上面命題的特設(shè).由題設(shè)可知,∠C=∠E,且CD=BE,但是四邊形CDEB并不是平行四邊形.由此可知,該命題為假命題.可見,判斷一個命題的真假,有時只需要舉一個特殊反例即可.這正是利用特殊化方法,培養(yǎng)學(xué)生思維批判性,優(yōu)化學(xué)生分析思維的價值所在.
三、巧用特殊化方法,培養(yǎng)思維靈活性,發(fā)展學(xué)生求異思維
數(shù)學(xué)思維靈活性,反映了數(shù)學(xué)思維的靈活程度,它是指在分析和解決數(shù)學(xué)問題時,能夠打破思維常規(guī),從不同視角、不同層面、不同途徑去思考、發(fā)現(xiàn)、探究問題,從而確定數(shù)學(xué)問題的解決方向.長期以來,在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中,學(xué)生過多地依賴教師,缺乏自主思考和探究的時間和空間,從而導(dǎo)致學(xué)生思維僵化呆板,難以做到舉一反三、觸類旁通.而特殊化方法作為一種靈活有效的解題方法,無固定解題模式,需要學(xué)生變換問題角度,多角度、多方位、多層次地探求特殊情形,這在很大程度上有助于訓(xùn)練學(xué)生思維的靈活性和廣闊性,發(fā)展學(xué)生求異思維,提升學(xué)生多向思維能力.
例3設(shè)函數(shù)y=sin2x+acos2x的圖象關(guān)于直線x=-π6對稱,求實數(shù)a的值.
解法一由y=sin2x+acos2x=a2+1asin(2x+φ) (其中φ由cosφ=1a2+1,sinφ=aa2+1所確定),結(jié)合正弦函數(shù)圖象的對稱軸必過最值點這一特征,令x=-π6,代入原式中,可得sin(-2π3)+acos(-2π3)=±a2+1,解這個方程得a=33.
解法二由圖象關(guān)于直線x=-π6對稱,
考慮其特殊情況:x=0與x=-π3,
則易得sin0+acos0=sin(-2π3)+acos(-2π3),
解之得a=33.
總之,巧用特殊化方法求解問題,不僅可以簡化解題過程,提高學(xué)生解題效率,而且可以訓(xùn)練學(xué)生思維的靈活性、嚴謹性、批判性、深刻性、廣闊性以及創(chuàng)造性等,幫助學(xué)生形成良好的思維品質(zhì),促進學(xué)生思維和解題能力的全面發(fā)展.