陳麗芳
構造法是一種富有創(chuàng)造性的解題方法,他很好地體現(xiàn)了數(shù)學中發(fā)現(xiàn)、類比、化歸的思想,也滲透著猜想、試驗、探索、歸納、概括、特殊化等重要的數(shù)學方法,對培養(yǎng)多元化思維和創(chuàng)新精神,豐富我們的想象力,提高我們分析問題和解決問題的能力大有裨益。
那么,如何去構造呢?構造法的內(nèi)涵相當豐富,他以廣泛抽象的普遍性與現(xiàn)實問題的特殊性為基礎,針對具體問題的特點而采用相應的解決辦法。因此,在解題的過程中就要就學生思路開闊、觀察細微、思維靈活、勇于創(chuàng)新,變抽象為具體、陌生為熟悉,使問題得到巧妙解決。
一般來說用構造法解題有如下幾個步驟:①觀察、分析題目的條件和結論,有時要對條件和結論作適當變形。②聯(lián)想熟悉的與已知條件或結論有關聯(lián)的數(shù)學模式。③構造心得數(shù)學模式。④用構造出的數(shù)學模式溝通解題思路,解決原問題。
常用于構造法的數(shù)學模式有函數(shù)、方程、恒等式、圖形、配對式、不等式、中介媒體等,還有一些特殊的如反例、特例、等價命題等模式。其中尤以前四種應用最為廣泛。下面我們就這幾個方面選幾例來說明。
一、構造函數(shù)
通過構造適當?shù)暮瘮?shù)模型,運用函數(shù)的性質(zhì)來化解問題,可以解決許多不等式和代數(shù)式的求值問題。
例1:(第七屆美國奧賽試題)已知a、b、c、d、e是滿足a+b+c+d+e=8, a2+b2+c2+d2+e2=16的實數(shù),試確定e的最大值.
分析:觀察條件a+b+c+d+e=8, a2+b2+c2+d2+e2可以聯(lián)想到:
(x-a)2+(x-b)2=2x2-2(a+b)+a2+b2,因此可以構造函數(shù)y=(x-a)2+(x-b)2+(x-c)2+(x-d)2.
二、構造方程
構造方程,考慮應用韋達定理或其他方法構造出系數(shù)含有該變量的一元二次方程,然后用判別式證明:
例2:(2007《數(shù)學周報》杯全國初中數(shù)學競賽試題)實數(shù)a、b、c滿足a≤b≤c,且ab+bc +ca=0,abc=1,求最大的實數(shù)k,使得不等式|a+b|≥k|c|恒成立。
分析:由已知條件可得聯(lián)想到一元二次方程。
解:構造一元二次方程,有已知可知c>0,,解得,∴(當 時取等號)所以最大實數(shù)k=4.
三、構造恒等式
需要我們在平時的積累,在看到題目時能聯(lián)想到熟悉的恒等式。
例3:(1990年全國初中數(shù)學聯(lián)賽試題)若方程(x-a)(x-8)-1=0有兩個整數(shù)根,求a的值。
分析:有已知可構造恒等式(x-x1)(x-x2)。
四、構造圖形
即數(shù)形結合的方法,當求證的結論或條件有較明顯的幾何意義時,應用構造圖形法,往往能夠快捷地解決問題,同時也需要有對式子的敏感。
例4:已知a、b、c>0,滿足關系式,a2+b2=c2,求證:an+bn 分析:條件a2+b2=c2的幾何意義為一個直角三角形的三邊,構造一個直角三角形. 五、構造配對式 例5:(西安交通大學少年班入學試題)求比大的最小整數(shù)。 分析:如直接計算,是非常困難的,一般對這類題目條件,都是運用配對法,即構造。 六、構造不等式 例6:(2006年《新知杯》上海市初中數(shù)學競賽試題)已知n(n>1)個整數(shù)(可以相同a1,a2,…,an滿足a1+a2+…+an=a1a2…an=2007。求n的最小值。 分析:條件中的a1,a2,…,an是無差別的,因此我們可以構造不等式a1+a2+a3≤a1+a1+a1,使a1,a2,a3 有差別。 由以上例題可知,若從構造的方法來分析,有分析題設或結論的本身特征、找與題設或結論有必然聯(lián)系的模式、聯(lián)想與題設或結論有相似的結構模式、挖掘題設或結論的幾何意義、將題設或結論與相關的命題進行類比構造等方法。這些方法從以上的例題中都能體現(xiàn)出來:①分析題設或結論的本身特征。有些題的題設或結論中隱含著問題的本質(zhì)特征,需要結合其特征去構造。②找與題設或結論有必然聯(lián)系的模式。對于有些關于自然數(shù)的不等式問題,與數(shù)列有著密切的聯(lián)系,這時可構造有關數(shù)列模式,利用其單調(diào)性解決。③聯(lián)想與題設或結論有相似的結構模式。這里用到比較多的有與韋達定理相似的結構、與判別式相似的結構。④將題設或結論與相關的命題進行類比構造。有些題目的條件中,我們會看到一些熟悉的味道,但卻不一樣的條件,這時要抓住這種熟悉來思考。 從上述可以看出,優(yōu)美、自然的構造法常常是建立在我們已有的知識基礎之上的,它生成于認知結構的最頂端,不僅能使學生強烈地感受到數(shù)學的美妙以及構造法的神奇,而且能夠使得學生激發(fā)起探索的意識和創(chuàng)新的欲望,如果能夠恰當?shù)剡\用構造法解題,可以突破思維的常規(guī),使思路變得簡潔、明快、精巧、靈活,可謂好處多多,因此在平時的教學或競賽培訓中,加強構造性思維的訓練,對豐富學生的想象,培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力,無疑是有十分重要的作用。 參考文獻: [1]張貴余.構造法解競賽題[J].中學生數(shù)理化,2008. [2]談躍年.靈活運用構造法解競賽題[J].數(shù)理化學習,2008.