李發(fā)軍
摘要:許多高中學生對于課本上的內(nèi)容能看懂,老師講的知識能聽懂,但是到了考場解題時卻存在很多障礙。其主要原因是缺乏必要的數(shù)學思想方法,找不到解題思路,所以領會掌握數(shù)學思想方法是必要的。
關鍵詞:數(shù)學思想,方法,解題
高考題十分重視對數(shù)學思想方法的考查,特別是突出考查能力的試題,其解答過程都蘊含著重要的思想方法。這是因為教學思想方法比數(shù)學基礎知識有較高的地位和層次。凡是有助于提高數(shù)學學習質量、學習效益的程序、規(guī)則、技巧及調控方式均屬于數(shù)學方法。高中常用的數(shù)學方法有:配方法、換元法、待定系數(shù)法、數(shù)學歸納法、參數(shù)法、消去法等,掌握這些方法,有利于提高解題能力。
(一)配方法
例1:求y=x+ 的最小值
解析:y=x+ =x-1+ +1=( +12 )2+ 34
因為 ≥0 所以當 =0時,ymin=14 +34 =1
評注:二次函數(shù)或形如F(x)=a[f2(x)+bf(x)+c]類的函數(shù)的值域問題,均可用配方法。
(二)換元法
例2:已知a、b?R,a2+b2≤4,求證|3a2-8ab-3b2|≤20
證明:因為a、b?R,a2+b2≤4,故可設a=rcosθ,b=rsinθ,其中0≤r≤2,所以|3a2-8ab-3b2|=r2|3cos2θ-4sin2θ|≤5r2≤20,所以原不等式成立。
評注:三角代換是最常見的變量代換,凡條件為,x2+y2=r2或x2+y2≤r2或x2a2 ±y2b2 =1均可用三角換元。
(三)待定系數(shù)法
例3:求焦點在坐標軸上,且經(jīng)過點M(2,- )和點N(-1, 2 )的橢圓的標準方程。
解析:設橢圓標準方程為x2A +y2B =1(A>0,B>0,A≠B)
因為橢圓經(jīng)過(2,- )和(-1, 2 )兩點。
故所求橢圓的標準方程是x28 +y24 =1
評注:由題設條件,橢圓的焦點在哪個坐標軸上,不明確,而橢圓的標準方程有兩種形式,為了計算方便,可設方程為
x2A +y2B =1(A>0,B>0,A≠B),這樣不必考慮焦點位置,直接可求出方程。
(四)數(shù)學歸納法
例4:試比較(n+1)2與3n(n ?N+)的大小
解析:當n=1時,左=(1+1)2=4,右=31=3,所以左>右
當n=2時,左=(2+1)2=9,右=32=9,所以左=右
當n=3時,左=(3+1)2=16,右=33=27,所以左<右
當n=4時,左=(4+1)2=25,右=34=81,所以左<右
由此猜想,當n≥3,n ?N時,(n+1)2<3n,下面用數(shù)學歸納法證明:
假設n=k(k≥3)時,命題成立,即(k+1)2<3K
那么n=k+1時,3k+1=3.3K>3 (k+1)2,下面只需證3(k+1)2>(k+2)2,即證3k2+6k+3>k2+4k+4,即證2k2+2k>1
又k≥3,不等式2k2+2k>1顯然成立。
因為n=k+1時,猜想成立,由歸納假設知當n≥3時
(n+1)2<3n
評注:“歸納,猜想、證明”是一種符合由特殊到一般,由具體到抽象規(guī)律的科學研究方法,其過程是:根據(jù)題目條件給出的或通過計算得出的有限個事例進行觀察、試驗、歸納、猜想出符合規(guī)律的結論,然后用數(shù)學歸納法證明。
(五)參數(shù)法
例5:一條直線被兩直線L1:4x+y+6=0,L2: 3x-5y-6=0截得的線段的中點恰好是坐標原點,求該直線的方程。
解析:設所求直線與L1、L2的交點分別是A、B設A(x0、y0)
因為AB的中點是坐標原點,所以B(-x0、-y0),又因為A、B分別在直線L1、L2上
即點A在直線x+6y=0上,又直線x+6y=0過原點,故所求直線的方程為x+6y=0
評注:“設而不求”是化簡運算的一種十分重要的方法,它在高中數(shù)學中的應用十分廣泛。
(六)消去法
例6:已知一個圓的圓心為坐標原點,半徑為2,從這個圓上任意一點P向x軸作垂線段PP1,求線段PP1中點M的軌跡。
解析:設點M的坐標為(x,y),點P的坐標為(x0、y0),則x=x0,y=y02 ,因為P(x0、y0)在圓x2+y2=4上,所以x02+y02=4,將x0=x,y0=2y代入上述方程得x2+4y2=4,即x24 +y2=1,故點M的軌跡是一個橢圓。
評注:本題在求點M(x、y)的軌跡方程時,不是直接建立關于x、y之間關系的方程,而是先尋找x、y與中間變量x0、y0之間的關系,利用已知關于x0、y0之間關系的方程,得到關于x、y之間關系的方程,這種利用中間變量求點的軌跡方程的方法是解析幾何中常用的方法。又稱為消去法或相關點法。
在日常學習中,同學們不能僅僅只看課本上的漢字加幾個字母,不能僅僅停留在看和聽的初級階段,更重要的是要挖掘課本中涉及到的數(shù)學思想方法,體會教材編寫意圖,努力揭示“知識背后的知識”,提煉出知識本身內(nèi)含的思想方法,并用這些思想方法去分析問題、解決問題,形成解題能力,提高教學素質。