江蘇省昆山市震川高級中學(xué) 姚 進(jìn)
從教高中數(shù)學(xué)20年,經(jīng)常聽到學(xué)生說:這個題我懂了,但就是算不到結(jié)果。這其實反映了好多學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)過程中的一個怪圈:重思維,輕計算。數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)是指具有數(shù)學(xué)基本特征的、適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展的人的關(guān)鍵能力和思維品質(zhì)。高中數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)包含六個方面,數(shù)學(xué)運算是其中重要的一方面。尤其到了高三綜合復(fù)習(xí)階段,培養(yǎng)、提升學(xué)生的運算能力成了提升數(shù)學(xué)水平的一個突破點,突破了該瓶頸,學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)才能更上一層樓。筆者認(rèn)為數(shù)學(xué)教師在平時的教學(xué)過程中,應(yīng)有意識地培養(yǎng)學(xué)生的運算能力,通過在教學(xué)中幫助學(xué)生尋找合理的、簡捷的運算方法,進(jìn)而提升運算能力,提高解題的正確率。下面略舉幾例,以饗讀者,不足之處,敬請斧正。
在解析幾何的學(xué)習(xí)過程中,大部分學(xué)生對一些題目是有思路的,但是就是算不到結(jié)果。其實很多題若想到利用定義去解題,往往可以減少很多運算。
解析:本題若按照常規(guī)解法,設(shè)C(x,y),依照題意,找出等量關(guān)系,列出等式然后兩次平方、化簡,運算量很大。但若利用定義求解。依照題意有由橢圓的定義可知,點C的軌跡是以為焦點,長軸長為10的橢圓,同時去掉兩個點(±5,0),最后得到點C的軌跡方程為
評注:常規(guī)方法是求軌跡的直接法,涉及復(fù)雜的運算過程,也是推導(dǎo)橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程的過程,既重復(fù),又煩瑣。而定義法把問題直接轉(zhuǎn)化成橢圓的定義,思路直觀、明了,運算簡潔,大大提高了正確率。
數(shù)形結(jié)合是一種重要的數(shù)學(xué)思想,它把數(shù)量關(guān)系的精確刻畫與空間形式的直觀形象巧妙、和諧地結(jié)合在一起,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,開拓了學(xué)生的解題思路。
例2 已知f(x)是定義在R上且周期為3的函數(shù),當(dāng)x∈[0,3]時,若函數(shù)在區(qū)間[-3,4]上有10個零點(互不相同),則實數(shù)a的取值范圍是 。
解析:構(gòu)造函數(shù)y=f(x)與函數(shù)y=a,如圖,則問題可以轉(zhuǎn)化為以上兩個函數(shù)在[-3,4]上有10個交點,作出函數(shù)的圖像,易知當(dāng)x=1時,方程 f(x)-a=0在x∈[-3,4]上有10個零點,由于函數(shù)f(x)的周期為3,因此直線y=a與函數(shù)的圖像有4個交點,則
評注:數(shù)形結(jié)合思想在處理函數(shù)的零點問題、函數(shù)的周期問題、函數(shù)圖像的交點等問題是一個有力武器,這個思想是高中學(xué)習(xí)函數(shù)的重要思想,教學(xué)過程中要加以強化。
在各種數(shù)學(xué)思想中,類比是一種重要的數(shù)學(xué)思想。在數(shù)學(xué)解題過程中,有時根據(jù)兩個對象的某些屬性的相同或相似性,通過類比分析,可以尋求簡捷的解題方法。
例3 已知f(x)是定義在實數(shù)R上的實數(shù),滿足f(x+2)-則 f(2006)
解析:本題按照常規(guī)解法,需要猜出f(x)一定為周期函數(shù),將已知條件化簡,然后推導(dǎo)其周期,這樣計算量比較大。但是若注意到條件可以化為類比聯(lián)想到學(xué)過的兩角和與差的正切公式我們通過類比,知道函數(shù)f(x)是周期函數(shù),周期為的周期的倍,所以f(x)的周期為8,所以
評注:此題巧妙借助于兩角和與差的正切公式的結(jié)構(gòu),聯(lián)想類比,很容易得出函數(shù)f(x)的周期為8,簡單明了,大大簡化了運算過程。
解析:本題的常規(guī)思路是把所求的式子全部降冪,然后運用兩角和與差的公式進(jìn)行化簡求值,這樣運算比較麻煩,但若利用對稱構(gòu)造,則可另辟蹊徑,簡化運算,提高正確率。
解析:本題按照常規(guī)解法,涉及正整數(shù)的命題,可以用數(shù)學(xué)歸納法加以證明,運算過程比較煩瑣,原題即是證明根據(jù)題目的結(jié)構(gòu)形式,由數(shù)字的差異,考慮對稱地插入數(shù)字,使其能約分化簡。
評析:運用對稱思想,進(jìn)行整體構(gòu)造,使問題更清晰,求解、求證更簡便,這就要求我們在平時教學(xué)過程中要多強化對稱思想,整體構(gòu)造思想,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、處理問題的能力。
《高考數(shù)學(xué)考試大綱》要求學(xué)生的運算能力做到“能根據(jù)問題的條件,尋找與設(shè)計合理、簡捷的運算途徑”。這就要求我們教師在平常的教學(xué)過程中,首先要重視該能力的培養(yǎng),努力選取合理的方法,尋找簡捷的途徑,從而減少運算量,提高解題的效率,進(jìn)而達(dá)到事半功倍的學(xué)習(xí)目的。