江蘇省蘇州市吳中區(qū)木瀆金山高級(jí)中學(xué) 顧維維
“冰凍三尺非一日之寒”,要讓學(xué)生能夠熟練掌握數(shù)形結(jié)合的思想方法,首先應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生具備數(shù)形結(jié)合的意識(shí),這要求我們教師必須在平時(shí)的教學(xué)中經(jīng)常滲透數(shù)形結(jié)合的思想方法,要注意培養(yǎng)學(xué)生這種思想意識(shí),爭取做到見數(shù)思形,見形想數(shù)。
分析:由于本題所給函數(shù)解析式結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,沒用明顯突破點(diǎn),運(yùn)用常規(guī)辦法難度較大,而且過程煩瑣。仔細(xì)觀察,可以發(fā)現(xiàn)題目所求可以看成是兩段距離差值的最大值,將“數(shù)” 化成“形”來解決,值得一試。
如圖所示,結(jié)合圖形可知,當(dāng)A,B,P三點(diǎn)共線時(shí),f(x)最小,此時(shí)
分析:題目已知的是分別關(guān)于a,b和c,d的兩個(gè)方程,很一般,但是所求的形式卻給了我們很好的靈感,它不就是兩點(diǎn)間距離的平方嗎?而這兩點(diǎn)分別在所給方程對(duì)應(yīng)的函數(shù)曲線上,那么強(qiáng)烈的數(shù)形結(jié)合意識(shí)便油然而生。
通過這兩個(gè)例題可以看出,在平時(shí)教學(xué)中主動(dòng)設(shè)置類似問題,引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)審題,認(rèn)真觀察,找到數(shù)形結(jié)合的契合點(diǎn)或者突破點(diǎn),逐步培養(yǎng)數(shù)形結(jié)合的意識(shí),由于數(shù)形結(jié)合是直觀想象(數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)要素之一)的重要內(nèi)容,所以數(shù)形結(jié)合思想的滲透過程也是對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)過程。
(1)若f(x)≥0,求a的值;
分析:(1)問的解法很多,比如對(duì)a與0比較,進(jìn)行分類討論,或者參變分離,求導(dǎo),求最小值等等。事實(shí)上,本題還可以通過數(shù)形結(jié)合來研究,當(dāng)然,這種方法不一定最簡單,筆者單純從研究角度考慮本題的第(1)問。
解:令f(x)≥0,即x-1≥alnx,若a<0,不妨取則顯然不合題意。a=0時(shí),取則 f(x)<0,同樣不合題意,故a>0。
由于x-1≥alnx,該不等式所表示的含義可以這樣理解:定直線y=x-1恒在過定點(diǎn)(1,0)的曲線y=alnx的上方,當(dāng)a=1時(shí),y=alnx在(1,0)處的切線是y=x-1,如下圖中曲線C1所示,符合題意;
當(dāng)a>1時(shí),如曲線C2,不符合題意;
當(dāng)0<a<1時(shí),如曲線C3,不符合題意。
所以,要滿足定直線y=x-1恒在曲線y=alnx的上方,當(dāng)且僅當(dāng)a=1。
思維發(fā)散:事實(shí)上,本題還可以換個(gè)角度去研究,根據(jù)前面的分析可知a>0,則x-1≥alnx可變形為那么問題轉(zhuǎn)化為動(dòng)直線恒在定曲線的上方,
當(dāng)a=1時(shí),y=alnx在(1,0)處的切線是y=x-1,結(jié)合下圖,符合題意;
當(dāng)a>1時(shí),此時(shí)直線如下圖l1所示,與y=lnx交于另一點(diǎn)A,不符合題意;
當(dāng)0<a<1時(shí),此時(shí)直線如下圖l2所示,與y=lnx交于另一點(diǎn)B,不符合題意;
綜上可知,a=1。
評(píng)注:本題以高考題為研究背景,運(yùn)用數(shù)形結(jié)合,從多角度來展開探討,在課堂上做開放性研究,教師適當(dāng)引導(dǎo),目的是要讓學(xué)生知道如何去除問題表面,抓住數(shù)形結(jié)合的本質(zhì),同時(shí)又感受到數(shù)形結(jié)合的魅力,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)數(shù)形結(jié)合的深刻理解,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的興趣和輕松面對(duì)高考的信心。
在高中的教學(xué)中,我們經(jīng)常會(huì)遇到許多相似的題目,這些題目大多數(shù)我們都很熟悉,作為教師,我們應(yīng)該善于總結(jié),發(fā)現(xiàn)內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律,形成知識(shí)體系,傳授給學(xué)生,這樣做能夠開闊學(xué)生思維,增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)信心,同時(shí)可以有效避免題海戰(zhàn)術(shù)以及學(xué)生一做就錯(cuò),再做再錯(cuò)導(dǎo)致的消極學(xué)習(xí)心理。
評(píng)注:兩種解法首先均是利用y=ax(a>1)的單調(diào)性得到以c,d為根的方程,解法1為常規(guī)解法,但解方程和不等式過程比較煩瑣,而解法2比較靈活,首先對(duì)方程進(jìn)行變形,轉(zhuǎn)化為與常數(shù)函數(shù)y=lna的圖像有兩個(gè)交點(diǎn)問題,數(shù)形結(jié)合,答案一目了然。
當(dāng)然,此時(shí)應(yīng)趁熱打鐵,乘勝追擊!
分析:本題若用一般方法解決,難度較大,若考慮數(shù)形結(jié)合,以函數(shù)的性質(zhì)為依托,對(duì)函數(shù)進(jìn)行適當(dāng)變形,將原函數(shù)存在零點(diǎn)轉(zhuǎn)為兩條曲線有交點(diǎn),那么問題便可迎刃而解。
圖(1)
圖(2)
數(shù)形結(jié)合的思想方法應(yīng)始終貫穿在數(shù)學(xué)教學(xué)中,具體可以根據(jù)所授內(nèi)容,結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況,在我們的課堂教學(xué)和課后訓(xùn)練中不斷滲透“數(shù)形結(jié)合”思想,事實(shí)上,這也是對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)過程,在這個(gè)過程中,讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)的魅力,增強(qiáng)其學(xué)習(xí)的興趣和信心,快樂學(xué)習(xí),同時(shí)也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和解題能力。
在數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)和教學(xué)中,我們要仔細(xì)觀察,善于總結(jié),總結(jié)好的理論與思想,好的教學(xué)方法與對(duì)策,并實(shí)實(shí)在在地落實(shí)到每一節(jié)數(shù)學(xué)課堂中,切實(shí)提高教學(xué)實(shí)效。