◎丁建生
數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)既要熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí),還要有快速、全面、有效解決問題的能力。我們面對(duì)問題,要能善于轉(zhuǎn)換,如直接與間接的轉(zhuǎn)換、特殊與一般的轉(zhuǎn)換、局部與整體的轉(zhuǎn)換等,以實(shí)現(xiàn)問題由隱性向顯性、未知向已知、新向舊、難向易的轉(zhuǎn)化。下面以一元一次不等式中的問題為例,說明如何通過恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換,使問題不斷轉(zhuǎn)化,最終順利、簡(jiǎn)捷地解決問題。
例1 運(yùn)行程序如圖所示,規(guī)定:從“輸入一個(gè)x”到“結(jié)果是否>95”為一次程序操作,如果程序操作進(jìn)行了三次才停止,那么x的取值范圍是_____。
【解析】根據(jù)程序規(guī)定得:
第一次操作結(jié)果為2x+1,
第二次操作結(jié)果為2(2x+1)+1=4x+3,
第三次操作結(jié)果為2(4x+3)+1。
操作三次才停止,意味著4x+3的值沒有大于95,2(4x+3)+1的值大于95。
解得11<x≤23。
例2已知x=2是不等式(x-5)(ax-3a+2)≤0的解,且x=1不是這個(gè)不等式的解,求實(shí)數(shù)a的范圍。
【解析】x=2是不等式的解,說明x=2滿足不等式,即(2-5)(2a-3a+2)≤0。
x=1不是不等式的解,說明了什么?說明如果將x=1代入不等式,不等式(1-5)(a-3a+2)≤0不成立,那么它的反面就成立,即(1-5)·(a-3a+2)>0,
解得1<a≤2。
【反思】例1中首先要能將每次的“程序操作”轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)符號(hào)(數(shù)學(xué)化的表達(dá)),其次要能將“三次才停止”正確地轉(zhuǎn)換成不等式(組);例2的關(guān)鍵在于正確理解“解”的含義,將“x=1不是這個(gè)不等式的解”轉(zhuǎn)換成一個(gè)“反向”不等式(1-5)(a-3a+2)>0。
例3若關(guān)于x、y的二元一次方程組的解滿足x+y>-,求出滿足條件的m的所有正整數(shù)值。
【解析】常規(guī)思路是將m當(dāng)作已知數(shù),解關(guān)于x、y的方程組,再將x、y代入x+y> -中,得到關(guān)于m的不等式,進(jìn)而求解。
但,這不是最好的方法。如果從整體出發(fā),我們所關(guān)心的是x+y,依靠它建立不等式。通過觀察方程組中兩個(gè)方程系數(shù)的特征,將其左、右兩邊分別相加得3(x+y)=-3m+6,
【反思】解決問題的過程中,有時(shí)我們需要不為局部、細(xì)節(jié)所困擾,當(dāng)著眼于整體,就會(huì)收到方便快捷、“柳暗花明”的效果。
例4 你會(huì)用已學(xué)的知識(shí)解下列不等式嗎?
(1) ||x-5 <3;
(2)(2x+1)(x-2)>0。
【解析】乍看起來,問題似乎超越了我們的學(xué)習(xí)范圍。我們可嘗試轉(zhuǎn)換為最簡(jiǎn)的一般性問題來思考、認(rèn)識(shí)。
對(duì)于題1,就是求當(dāng)a為何值時(shí), ||a<3。絕對(duì)值有兩種方法處理,一是分類討論:當(dāng)a≥0時(shí), ||a=a,則原不等式就變?yōu)閍<3;當(dāng)a<0時(shí), ||a=-a,則原不等式就變?yōu)?a<3。
二是根據(jù)絕對(duì)值的幾何意義:在數(shù)軸上數(shù)a表示的點(diǎn)到原點(diǎn)的距離小于3,則a在-3、3之間,即-3<a<3。
對(duì)于題2,就是a、b為何值時(shí)ab>0,
依據(jù)上面的轉(zhuǎn)換分析,題1的解答有兩種:
(方法一)當(dāng)x-5≥0,即x≥5時(shí),
原不等式就變?yōu)閤-5<3,所以5≤x<8,
當(dāng)x-5<0,即x<5時(shí),
原不等式就變?yōu)?(x-5)<3,所以x>2,
綜上,原不等式解集為2<x<8;
(方法二)根據(jù) ||x-5的幾何意義,數(shù)x表示的點(diǎn)到數(shù)5表示的點(diǎn)的距離小于3,則x必在2和8之間,即2<x<8。
【反思】解決本題的關(guān)鍵是對(duì)問題進(jìn)行了一般化的認(rèn)識(shí),抓住了問題的本質(zhì)與核心。
同學(xué)們可運(yùn)用類似的方法解下面的不等式:
例5已知實(shí)數(shù)x、y滿足2x-3y=4,并且x≥-1,y<2,現(xiàn)有k=x-y,求k的取值范圍。
【解析】x、y的范圍是確定的,k是未知數(shù),k的范圍需要我們求解。
我們可將字母k視為“已知”,這樣可得到關(guān)于x、y的方程組
再由x≥-1,y<2,
這樣可解得1≤k<3。
【反思】當(dāng)把未知數(shù)k視為“已知”時(shí),x、y就都可以用k來表示,再依據(jù)已知的x、y的范圍建立起關(guān)于k的不等式組。利用這種方法,我們可解決下列同類問題。
變式1:3a2+5 ||b=7,s=2a2-3 ||b ,求s的取值范圍。
變式2:已知非負(fù)數(shù)a、b、c滿足條件3a+2b+c=4,2a+b+3c=5,設(shè)S=5a+4b+7c的最大值為m,最小值為n,求m-n的值。
同學(xué)們,試試看!
數(shù)學(xué)解題的過程其實(shí)就是將問題不斷轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)化的過程。如,把實(shí)際問題中的生活語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)語(yǔ)言、生活問題轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)問題(數(shù)學(xué)化過程)。抽象與具體、數(shù)與形、綜合與部分、一般與特殊、正面與反面等的相互轉(zhuǎn)換,需要同學(xué)們具有敏銳的數(shù)學(xué)眼光、豐盈的數(shù)學(xué)智慧,用心感悟、不斷積累。