摘 要:數(shù)軸為中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)形結(jié)合的第一次運用,在整個中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中有著極其重要的地位,本文重點針對動點問題,給出利用數(shù)軸解決動點問題的一些常見方法,以啟發(fā)學(xué)生遇到問題時能靈活地借助數(shù)軸解決問題。
關(guān)鍵詞:動點;數(shù)軸;距離;絕對值
有理數(shù)是學(xué)生進(jìn)入初中的第一章內(nèi)容,重要性不言而喻,數(shù)軸是進(jìn)入初中以后學(xué)生首次接觸到的數(shù)形結(jié)合的知識點,靈活性大,還常常為我們解決問題帶來很大的便利,這一章內(nèi)容豐富,其中動點問題是難點,常需要利用數(shù)軸,數(shù)形結(jié)合解決問題。初一的動點問題包括了單個動點和多個動點問題,在解決方法上存在區(qū)別與聯(lián)系。
類型一:單個動點問題。單個動點在數(shù)軸上運動,可以采取分類討論的方式分析動點的位置,結(jié)合距離公式和絕對值化簡的方法解決問題。
如問題1:當(dāng)代數(shù)式|x+1|+|x-2|取最小值時,相應(yīng)的x的取值范圍是 。當(dāng)代數(shù)式|x+1|+|x-2|值為8時,x的值為 。
首先,這一問題的理論基礎(chǔ)是數(shù)軸上兩點之間的距離公式。其次,分析兩個絕對值的和的問題,絕對值化簡本身是代數(shù)問題,但是對于初一的學(xué)生來說,在第一章就進(jìn)行分類討論難度較大,因此我們將這個問題看成是一動點到兩定點的距離之和最小,這樣只要分析數(shù)軸上動點的運動情況。數(shù)軸上的兩個點將數(shù)軸分成三個部分,分析動點分別在這三段上時到兩定點的距離之和變化情況,可以知道當(dāng)點運動到這兩個定點之間時到這兩個定點的距離之和最小,最小值就是這兩定點之間的距離;當(dāng)點運動到兩定點的左側(cè)或右側(cè)時,距離之和可以為大于最小值的任一值。再次,問題更加深入,研究兩個絕對值的和等于一個常數(shù)時的情況,我們有了前面分析點的運動情況的基礎(chǔ),可以比較輕松地得出當(dāng)點位于兩定點左側(cè)或右側(cè)時,距離之和為8。
通過這個問題,我們還可以更加深入地探討距離問題,比如將到兩個定點距離之和為定值的問題變?yōu)榈饺齻€定點距離之和為定值的問題:
在數(shù)軸上依次有A,B,C三點,其中點A,C表示的數(shù)分別為-2,5,且BC=6AB。在數(shù)軸上是否存在點
P,P到A,B,C的距離之和等于10?若存在,求點P對應(yīng)的數(shù);若不存在,請說明理由。
有了前面分析的基礎(chǔ),我們可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考,數(shù)軸上的三個點將數(shù)軸分為幾個部分,將動點分為幾種情況進(jìn)行分類討論,在授課時,將這樣同種類型的問題進(jìn)行類比討論,在課堂上開展活動,強(qiáng)化初中類比和分類討論的思想,激發(fā)學(xué)生探究的積極性,也更利于學(xué)生及時理解和消化這一知識點。
類型二:多個動點問題。多個動點在數(shù)軸上運動,可以直接利用距離公式解決相應(yīng)問題。
如問題2:已知數(shù)軸上兩點A、B對應(yīng)的數(shù)分別是6,-8,M、N、P為數(shù)軸上三個動點,點M從點A出發(fā)速度為每秒2個單位,點N從點B出發(fā)速度為
點M的3倍,點P從原點出發(fā)速度為每秒1個單位。
(1)若點M向右運動,同時點N向左運動,求多長時間點M與點N相距54個單位?
(2)若點M、N、P同時都向右運動,求多長時間點P到點M,N的距離相等?
方法一:幾何法分析動點運動位置變化情況,再分類討論。(1)分析動點運動的情況,在數(shù)軸上標(biāo)出不同情況下兩點,可以看出兩點只能是點M在點N的右邊。設(shè)經(jīng)過x秒點M與點N相距54個單位。依題意可列方程為2x+6x+14=54,解方程,得x=5。即經(jīng)過5秒點M與點N相距54個單位。(2)位于最左側(cè)的點N運動速度最快,其次是點M,點P速度最慢,因此點N先追上點P,再追上點M,若點P到點M和點N的距離相等,則分為點P位于點M和點N之間和點M和點N重合兩種情況。設(shè)經(jīng)過x秒點P到點M,N的距離相等。(2t+6)-t=(6t-8)-t或(2t+6)-t=t-(6t-8),解得t=72或t=13,即經(jīng)過72或13秒點P到點M,N的距離相等。
方法二:代數(shù)法分別表示各動點所在位置,利用距離公式直接解決問題。用含t的式子分別表示點M,點N,點P的位置,第一問中,無論兩點中哪一個在左邊,列式:|(6+2t)-(-8-6t)|=54,只要t的值為正數(shù)就可以。第二問中,表示M,N,P三點的位置分別為6+2t,-8+6t,t,再根據(jù)題目要求的點P到點M,N的距離相等,列式:|t-(6+2t)|=|6-(-8+6t)|,求出t的值即可。第二種方法利用兩點間的距離公式直接列式,避免了分類討論的過程,不容易漏解,當(dāng)然,這一方法的難點在于絕對值方程的解法有一定難度。
通過這一問題的分析,我們可以看出初中解決問題的一般方法。第一、要有數(shù)學(xué)的建模思想。動點問題是學(xué)生進(jìn)入初中后的一個難點問題,之所以難,是因為我們解決問題的思路和途徑不同于小學(xué)時的處理辦法,初中更加注重能力和數(shù)學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng),遇到問題,需要更多的思考與分析,這是什么類型的問題,這就是一個初步的數(shù)學(xué)建模的思想。數(shù)軸是初中學(xué)習(xí)中第一個數(shù)形結(jié)合的知識點,打好這個基礎(chǔ),才能更好更順利地學(xué)習(xí)后面的平面直角坐標(biāo)系、函數(shù)等問題,更重要的是,我們需要培養(yǎng)學(xué)生良好的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)慣,借助數(shù)軸能讓我們更好地理解運動問題,隨著初中學(xué)習(xí)的深入,充分利用數(shù)軸,熟悉絕對值的相關(guān)概念,是我們走好中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)第一步的關(guān)鍵。第二、類比轉(zhuǎn)化的思想。問題中并沒有出現(xiàn)數(shù)軸,從形式上看是一個行程問題,我們當(dāng)然可以用小學(xué)的算術(shù)方法去解決,但比較難理解,分類情況也比較煩瑣,這時候我們可以自己建構(gòu)數(shù)軸,將代數(shù)問題轉(zhuǎn)化為幾何問題解決。第三、要有分類討論思想。這也是和小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的一個很大的區(qū)別,我們在小學(xué)時,算術(shù)方法往往是只注重結(jié)果,不注重過程,所以適合一些相對情況單一的問題,分類思想的出現(xiàn)打開了學(xué)生的思路和眼界,解決問題不再局限于一種情況,可以很好培養(yǎng)學(xué)生全面思維的能力,考慮問題
更加完整周密,培養(yǎng)學(xué)生思維的完善性,完整性,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)慣。
動點問題雖然只是我們初中第一章當(dāng)中的一類問題,但研究這類問題的方法可以對我們整個初中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響,在授課時不滿足于講解題目本身,而是更深入地挖掘解決問題的方法,可以對學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)起到促進(jìn)作用。
參考文獻(xiàn):
[1]李全法.初中函數(shù)教學(xué)策略初探[J].教育教學(xué)論壇,2013(50).
作者簡介:呂雯雯,江蘇省南通市,江蘇省南通田家炳中學(xué)。