许志超
(德化第一中学鹏祥分校 福建泉州 362500)
数学离不开数和形,它们紧密联系、互相依赖,可相互转化。数辅助形、形帮助数,有助于寻找解题思路时直观形象,能做到优化解题思路。
例:y=x2+(1-a)x+1(1≤x≤3)是关于x的二次函数,y在x=1时取得最大值,求a的取值范围。
分析:y=x2+(1-a)x+1图象的位置随着a的变化而变化。我们知道几何画板软件是“数形结合”思想体现的有力工具,函数图象的动态演示既直观又形象,从动态演示可知,该二次函数在取值范围内的最值可分三种情况讨论。选择几何画板动态演示下的三幅静态图,画示意图如下:
方法一:观察图①,函数值y是递增的,观察图②,此时图象两端点关于直线x=2对称,观察图③,y值是递减的,所以只要时,y值最大,因此有方法一:,解得,a ≥ 5。
①
②
③
方法二:观察图象①、②、③,函数图象的端点到对称轴距离远的,函数值y就取得最大值;特别的,当x=1和x=3时的函数图象端点到对称轴的距离一样远,函数值y在x=1和x=3时,都取得最大值。因此可列如下不等式:解得,a≥5。
方法三:观察图象①不符合题意,图象②、③符合题意,可算出图象两端点的y值y1=1+(1-a)+1=3-a,y2=9+3(1-a)+1=13-3a,所以只要3-a≥3-3a时,符合题意,解得a≥5。
总之,几何画板能创设“数形结合”情景,让抽象、枯燥的数式转化成了图形实验环境,选择几何画板动态演示下的不同情形静态图,能把已知条件和结论转化成直白的图象关系,从而使数学解题方法更加优化。
数学来源于生活,与生活密不可分。数学是有趣的,我们可以在游戏中用数学、学数学。同学们喜欢充满乐趣的“生活数学问题”,因此课堂教学可以从“生活中的数学”入手[2]。
例:中国历史上有一个脍炙人口的“田忌赛马”故事,这是赛马赌胜的“三局两胜制”游戏。该游戏有两方参加比赛,一方是齐王的上、中、下三匹马X1、Y1、Z1,另一方是田忌的上、中、下三匹马X2、Y2、Z2,可用不等式表示这些马比赛胜负:X1>X2>Y1>Y2>Z1>Z2(注:X>Y表示X、Y马比赛,X马胜)。田忌在劣势的情形下,采纳了他身旁孙膑的办法对阵:即对阵(X1Z2,Y1X2,Z1Y2),田忌胜出。现在,齐王首局出“下马”被田忌知道了,那么他获胜的机会是多少?可分析如下:
第一局出马情况为Z1Y2,田忌获胜;
那么比赛所有等可能的对阵为:(Z1Y2,X1X2,Y1Z2),(Z1Y2,X1Z2,Y1X2),(Z1Y2,Y1X2,X1Z2),(Z1Y2,Y1Z2,X1X2),共四种等可能情况,其中获胜的有以下两种(Z1Y2,X1Z2,Y1X2),(Z1Y2,Y1X2,X1Z2),∴P(田忌获胜)=。
学生们通过对“田忌赛马”故事的有趣思考、乐于思考,对引入参数、不等式概念、必然事件、不可能事件及随机事件概率有了更深的理解,数学中零星的知识串在了一起,增强了数学知识点之间的联系,使得数学知识融会贯通,促使他们热爱数学,乐学数学,知道了日常生活中的许多事蕴含着数学道理。
“转化与联想”是初中数学解题的核心思想,它能够激活学生思维,扩展思路,能有效避免学生学习数学死记硬背公式、生搬硬套的呆滞做法,能用已有的知识经验去解决难度较大的数学问题,下面通过典型例题解析“转化与联想”解题方法的应用。
(1)求证:∠P=45°
(2)在(1)的条件下,作DN⊥GP于点N,连接CN、BP,取BP的中点M,连接MN,求证:
(1)解法分析如下
方法一:欲证∠P=45°,连接BD交GP于Q时,∠GBQ=45°,又在△GBQ与△DPQ中,∠GQB与∠DQP是一组相等的对顶角,所以结论成立时,有△GBQ~△DPQ。反过来,要证△GBQ~△DPQ,只要证∠BGQ=∠PDQ。
题目的已知条件AG=BF=EF要如何用呢?
设AG=BF=EF=a,BG=b,
在斜三角形QDP中,过点E作EH⊥BD于H,
所以∠BGQ=∠PDQ。
方法二:欲证∠P=45°,联想到过点F作FI‖PD交AD于I,∠P可转化∠GFI,因为AD‖BC,所以四边形IDEF是平行四边行,所以ID=EF=BF=AG;在正方形ABCD中,AD=AB,∠A=∠B=90°,所以AI=BG;又联想到连接GI时,可证△AGI ≅△BFG(SAS),所以GI=GF,∠1=∠3。又因为∠1+∠2=90°,所以∠2+∠3=90°,所以∠FGI=180°-(∠2+∠3)=90°,所以△GFI是等腰直角三角形,所以∠GFI=45°,所以∠P=45°。
点评:在解数学题时,不是一审题,就马上有思路,一些问题的思路是在对问题条件和结论的不断转化中得出来的,在已有知识经验的基础上进行丰富联想得出来的。在解决数学问题时,运用联想和转化,解题效率会大大提高。
(2)解法分析如下:
方法二:考虑在图形内作辅助线,由∠NPD=45°,DN⊥PN可知△PND是等腰直角三角形,联想到试着作NQ⊥PD于Q,则PQ=QD,又BM=MP,联想到三角形中位线,连接MQ、BD。观察图形,欲证可证△MNQ~△CND,那么可转化为
点评:正向、逆向思维相结合,善于挖掘图形的特殊性,在联想中渗透转化思想,把综合强的问题转化分解为几个基本问题,让学生亲身体验转化过程,将数学知识紧密联系,形成脉络,有利于提高学生的数学解题能力。
例:如图,OP平分∠AOB,OC=OD,连接PC、PD,试说明△PCO ≅△PDO.
分析:易证△PCO ≅△PDO(SAS)
又当PC‖OD时,四边形PCOD是菱形;
当PC⊥OA时,四边形PCOD是菱形;
当PC⊥OP时,△CDO是等腰三角形。
这就是角平分线的相关模型,我们可以利用其中的模型启发解题思路。比如:如图,∠ABC=45°,PB平分∠ABC,PD⊥BC于D,若BD=3,则PD的长是多少?分析:欲求PD,可作PE⊥AB于E,构造角平分线模型,则PD=PE,延长DP交AB于F,则DF=BD=3,
设DP=PE=X,则在Rt△PEF中,∠EFP=45°,
运用模型思想进行数学教学,有利于学生从思维的“已有经验”出发探寻解题思路,培养学生的数学解题模型思维,避免解题容易出错,解题速度慢等问题。