例谈寻找解题切入点的策略

2020-09-26 11:15王凤君
数学教学通讯·高中版 2020年4期
关键词:隐含条件差异分析切入点

王凤君

[摘  要] 解题是数学学习中的一项重要活动,解题能力的提升离不开有效的解题训练,自然更少不了一些必要的解题策略. 教师需从以下几个方面着手,引导学生找寻解题切入点,发展解题能力:挖掘隐含条件,剖析结构特征,运用特殊化策略,采用数形结合以及利用差异分析法.

[关键词] 解题;隐含条件;解题路径;切入点;差异分析

数学的学习离不开对解题的探索,如何通过必要训练去提高解题能力,应是广大数学教师和学生不断思考与探索的课题. 笔者在平常的教学中发现,不少学生在解题的时候存在以下问题:有些题目似曾相识,即使冥思苦想却依然找寻不到解题入口,当别人稍加提点却又豁然开朗. 事实上,“老虎吃天,无处下爪”是学生在解题中的常见现象,究其根本在于学生尚未找寻到解决问题的突破口,当适当点拨时又会恍然大悟.所以,解题教学中需强化、引导学生去选择一个容易攻克的切入点,由点及面,让问题的本质逐步自然展现. 那么,如何找寻解题的切入点呢?下面笔者通过对多个案例的探究,谈谈具体的解决策略.

隐含条件:获得解题路径的关键

隐含条件,望文生义就是隐藏在数学问题中的一些含而不露的条件,它可以隐于图形之中,也可藏于概念之中,还可匿于已知条件的相互联系之中. 因此,在解题中学生需善于将这些隐含于题目中的“金针”挖掘出来,从而获得解题的关键性突破,使问题迎刃而解.

例1:已知直线m被两条平行线l1:x-y+1=0和l2:x-y+3=0所截线段长度为2■,那么直线m的倾斜角可能是①15°;②30°;③45°;④60°;⑤75°. 以上符合要求的序号有________. (请写出所有正确答案的序号)

分析:通过观察,不难得出本题中已知条件有①l1,l2为两条平行直线;②直线m被l1,l2所截线段长度为2■. 而以上两个条件对于问题中需求直线m的倾斜角是远远不够的,那么下一步自然就需要深入题目挖掘隐含条件. 首先,据条件“l1,l2为两条平行直线”,可以探求出两直线间的距离为■;接着,再次观察不难发现:直线m被l1,l2所截线段长度为l1,l2之间距离的两倍;然后,借助作草图可以发现,直线m与直线l1的夹角为30°,而直线l1的倾斜角为45°,则可很快得出直线m的倾斜角为30°+45°=75°或45°-30°=15°,故本题答案为①⑤.

设计说明:让学生通过计算l1,l2之间的距离,并结合线m被l1,l2所截线段长度为2■,感知隐含条件的挖掘过程,得出隐含条件“直线m与直线l1的夹角为30°”,突破思维的难点,从而快速求解.

结构特征:构成解题路径的基石

一般数学题都具有明显的结构特征,而其中的结构特征往往直指解决问题的切入口. 这就需要在解题过程中,仔细观察题目的外部特征,深入分析题目的深层结构,在剖析问题的结构特征中抓住问题的切入点,实现条件向结论的转化.

例2:已知f(x)=■,试求出f(1)+f(2)+f■+f(3)+f■+f(4)+f■的值.

分析:本题可以首先计算f(1),f(2),f■,f(3),f■,f(4),f■的值,然后再求出f(1)+f(2)+f■+f(3)+f■+f(4)+f■的值,然而过程的烦琐是可想而知的. 此时,不妨去观察式子f(1)+f(2)+f■+f(3)+f■+f(4)+f■的特征,很快可以发现f(2)和f■,f(3)和f■,f(4)和f■中每一对自变量乘积都等于1,遮挡规律的“外衣”被迅速剥离,从而自然想到考虑这三对函数值的特征. 不少学生可以思考到去计算f(2)+f■,从而引申到f(x)+f■,則有f(x)+f■=■+■=■+■=1,所以f(1)+f(2)+f■+f(3)+f■+f(4)+f■=■+1+1+1=■.

设计说明:学生在解题时,需将着眼点置于对题目目标结构特征的分析和联想上,有针对性地找寻解题的入口,从而快速找到解题的有效策略.

特殊化策略:获得解题入口的捷径

人们认识客观事物的普遍规律就是从特殊到一般的思路. 因此,在探究一些一般性问题的时候,我们可以通过研究它的某些特殊情形,为问题的探求提供帮助,从而找寻到问题的解决入口. 而正是这种特殊化策略的灵活运用,才能将认识过程中以退为进的思想方法体现得淋漓尽致.

例3:如图1,已知长方形ABCD中,有AB=2,BC=1,且E为DC的中点,动点F在线段EC上(不与E,C重合). 现沿AF折起△AFD,使得平面ABD⊥平面ABC,在平面ABD内过点D作DK⊥AB于K点.设AK=t,那么t的取值范围为________.

分析:本题若以一般方法着手解决,过程烦琐且难度较大. 若从特殊化策略入手,也就是从两个极端位置进行思考,则可简化解题过程. 当动点F移动到DC的中点时,可以得出t=1. 当动点F移动到C点时,有CB⊥AB,CB⊥DK,所以CB⊥平面ADB,即CB⊥BD. 因为CD=2,BC=1,所以BD=■. 又因为AD=1,AB=2,所以AD⊥BD,则t=■,由此可得t的取值范围为■,1.

设计说明:本题通过引导学生思考动点F的两个特殊位置“DC的中点和C点处”,从而快速找寻到解决本题的入口,给出特殊化策略解题的范例,让学生感悟复杂问题和一般问题的解题方法.

数形结合:寻求解题入口的法宝之一

数形结合解题的重点是数与形的相互表征,实现数与形的相互转化.在数形结合解题的过程中,找寻数与形的转化途径从而寻找解题突破口不仅是一个重点,也是一个难点. 因此,在解题教学中,教师可以通过富有探究性的题目,引领学生从问题本身进行探索性活动,在解决问题的过程中,将抽象的数学语言与直观的图形相沟通,实现抽象与具体的转化和渗透,大跨度地迁移自身已有的思维方式,从而找寻到解决问题的突破口.

例4:已知函数f(x)=lgx,010.若a≠b≠c,且f(a)=f(b)=f(c),则abc的取值范围为(  )

A(5,6) B. (1,10)

C. (20,24)?摇?摇?摇?摇?摇?摇 D. (10,12)

分析:易得函数f(x)为分段函数,可以通过作草图来演绎图像的变换,由此简化解题过程. 观察图2可知,若要f(a)=f(b)=f(c),可以设a

设计说明:通过本题的典型性来凸显数形结合思想方法的优势,让学生在解决问题的过程中,培养学生思维的发散性和想象力,在解题完毕还可以进一步进行总结与提升,在回顾和概括中提升思想方法的应用能力.

差异分析法:寻求解题入口的又一利器

在解题中,我们会发现一些题目的条件与结论之间无论在形式或结构上,还是在图形或文字间都存在着一定的差异性,我们将它们之间的差异称为“目标差”. 成功解题的关键就是从找寻目标差入手,通过一个方案的设计来不断缩小这里的目标差,直到目标差消除,从而在找寻、分析、消除目标差的过程中快速形成解题方案,这种解决问题的方法就是差异分析法. 该方法可以帮助学生快速找寻到解题入口,成为解决复杂数学题的利器.

例5:已知tan2θ=-2■,■<θ<π,试求■.

分析:首先,从角的差异着手,目标中除θ以外,还有■和θ+■,分析题设,只能找寻到2θ这一个,而事实上它们都可以转化为θ;其次,從三角函数名称的差异着手,目标中仅有“弦”,而题设之中仅有“切”,事实上它们也可以相互转化.从而,成功突破本题的关键在于缩小并消除角与三角函数名称的目标差.

解:原式=■=■=■. ?摇据tan2θ=■= -2■,可解得tanθ=-■或tanθ=■. 因为■<θ<π,tanθ=-■,所以原式=■=3+2■.

设计说明:本题巧借差异分析法,从找出差异开始搭建解题通道,并不断变换思维的视角,关注到角与三角函数名称的目标差,快速联结解题的思维路线,在消除目标差的过程中完善解题路径.

总之,解题教学的价值并非在于解题的数量,而是需借助解题活动来提升学生解决问题的策略,这才是解题教学的价值取向. 因此,我们在精选例题训练时,需站在学生的角度,精选具有典型性和价值性的例题,并以思维为主线,共同展示找寻解题突破口的全过程,让学生在感受和体验中落实每个例题固有的“生长”功能,从而实现解题教学的意义和价值. 只有持之以恒,才能真正意义上解决学生面对难题时“习得无助”的问题.

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