慢教学,慢思考,大收获
——记一节习题课教学

2017-06-13 09:22筅贵州省息烽县第一中学王守康
中学数学杂志 2017年11期
关键词:证法零点最值

筅贵州省息烽县第一中学王守康

慢教学,慢思考,大收获
——记一节习题课教学

筅贵州省息烽县第一中学王守康

现在的数学教学,很多同学或老师追求课堂的容量,然而,将节奏放慢,引导学生从多角度对典型题目隐含的信息进行审视和深层次挖掘,体会解题所用知识、方法、数学思想及知识与方法的联系,反思解题过程中的障碍以及解决该题的关键,对学生形成挖掘题目信息的习惯,寻找解题规律有重要意义,会让同学和老师有意想不到的收获.下面笔者以最近课堂的一节上课实录,谈谈想法.

题目已知函数f(x)=ax2+xlnx.若a=-e,证明:方程2(fx) -3x=2lnx无解.

(学生充分思考,动笔去解,老师巡视……)

教师:谁来谈谈看法?

学生1(证法1):我先想到的是“想办法把绝对值去掉”.

因为a=-e,

原方程可化为2|ex2-xlnx|=3x+2lnx(x>0).

令h(x)=ex-lnx,

min

所以h(x)=ex-lnx>0.

又x>0,

所以ex2-xlnx>0.

因此原方程可化为2(ex2-xlnx)=3x+2lnx(x>0).①

进一步化为2ex2-2(x+1)lnx-3x=0(x>0).②

令g(x)=2ex2-2(x+1)lnx-3x,

接下来我就不知咋办了?

教师:为了研究问题的方便,想到去掉绝对值,很好!而且想到因为x>0,所以只需判断h(x)=ex-lnx的符号,通过求导,求出=1+1>0,从而判断了符号,达到去掉绝对值的目的更是聪明!在对①式进行转化时,把非零项都放在了方程一边,也是很自然的思路.问题就在于我们无法求出g′(x)的零点,观察法也不行,从而无法求g(x)最值,很遗憾,此路不通!

课堂一片寂静!

(数秒后)学生2:我们没有必要求出零点,我们只要由零点存在性定理判断g′(x)有变号零点就可以了.设出隐零点x0(设而不求),然后利用方程f′(x0)=0进行代换,从而求最值.

教师:你太厉害了!大家赶快试试,看看能否行得通?

课堂再次安静下来,个个争先恐后地动起笔来.

学生3:我判断出了有零点.

教师:很好.这个零点唯一吗?

所以g′(x)在(0,+∞)上为增函数.

教师:大家太厉害了!这样我们很容易判断x0是g(x)的极小值点,也是最小值点.那么目标能实现吗?

经过一会儿演算,我看到的是个个愁眉苦脸!

教师:谁来谈谈遇到了什么困惑?

000

而11-6e<0,因此无法判断g(x)min的符号.

教师:这下白忙了!有解决办法吗?

学生6:有.把隐零点x0的范围再缩小点.

这时课堂气氛显得异常热烈!

=5-e-2ln2>2-2ln2>0,

教师:这样能行了吗?

同学们又迫不及待地进行尝试……

学生8:我做出来了!

我看到他兴奋的样子,就立即让他说说看.

教师:经过大家努力终于大功告成,我们在此题的探究中遇到了太多挫折,同时得到太多意外收获,可喜可贺!也许这就是我们的数学人生!这样就得到g(x)>0,从而方程②(其实是g(x)=0)无解,即原方程无解.

正在总结时,数学课代表积极地举手要发言.

令h(x)=ex-lnx,

易知,当(0,e)时,φ′(x)>0,所以φ(x)在(0,e)上为增函数;

当(e,+∞)时,φ′(x)<0,所以φ(x)在(e,+∞)上为减函数.

因此,h(x)>φ(x)(x>0).

故方程④无解,即原方程无解.

教师:太神奇了!只是做了简单的变形,然后用最值法,证法大大简化,方程①还有其他的变形方式吗?能行得通吗?

结果这一做法起了抛砖引玉的作用,课堂气氛更加活跃,接下来又有同学给出了两种不同证法.

学生10(证法3):方程①可化为2ex2-2xlnx-3x-2lnx= 0(x>0).⑤

由证法2知,h(x)=ex-lnx≥2.

因此,对于方程⑤,

左边=2x(ex-lnx)-3x-2lnx≥4x-3x-2lnx=x-2lnx.

令F(x)=x-2lnx(x>0),

易知,F(x)min=F(2)=2-2ln2>0.

因此,方程⑤左边>0,所以方程⑤无解.

故原方程无解.

学生11(证法4):我是利用常用不等式lnx≤x-1(x=1时取等号)进行放缩的.

因为lnx≤x-1,

所以-2(x+1)lnx≥-2(x2-1)(x>0).

方程①可化为2ex2-3x-2(x+1)lnx=0(x>0).⑥

对于方程,⑥左边≥2ex2-3x-2(x2-1)=2(e-1)x2-3x+ 2.

令m(x)=2(e-1)x2-3x+2,

则Δ=9-16(e-1)<0.

故m(x)>0恒成立.

因此方程⑥左边>0,所以方程⑥无解.

故原方程无解.

教师:你们太聪明了!多好的放缩法!放缩法在证明不等式中经常有神奇表现,大家以后可多多尝试!它很具挑战性,特别是要放缩有度,有时要调整这个“度”!

此时下课铃声响起!

我看到了学生脸上的表情:惊叹之余,有些不舍和遗憾!

高中数学教学其实就是解题过程的教学,解题就是把待解决或未解决的问题,化归为一类已经解决或者比较容易解决的问题,特别对于高考试题就是将高考试题化归为课堂上已经解决的问题,或化归为往年的高考题或其变形,而理解题意是解题过程的第一环节,也是核心环节.若草草抛给学生答案,学生收获甚微,只有让课堂教学慢下来,从题目本身获取“怎样解这道题”的逻辑起点、推理目标、及沟通起点与目标之间联系的更多信息,才能不断培养学生分析问题、解决问题的能力.在平时的教学中,我们教师要充分相信学生,教学中要多给一点学生自由思考的时间,教师不能只按照自己事先想好的思路来教学,否则就会限制学生的思维,强扭学生的思维,题目刚出来就先进行提示或分析,那样做会扼杀学生的自主思维能力,剥夺学生的自由创造空间.在学生还没来得及思考的时候,老师硬是用自己固定的思路框定他们的头脑,使他们服从于已有的模式,这对他们思维能力的形成是个不小的打击.

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