依托直观想象,培养核心素养

2023-12-03 09:42王圆圆
中学数学研究 2023年12期
关键词:结构特征图象数形

王圆圆

直观想象是数学学科中的一个基本素养,主要是借助几何(平面几何或空间几何等)直观、空间想象等来感知事物或图形的形态与变化等,进而结合图形直观来数形结合,利用逻辑推理与数学运算来分析与解决问题.而在数学解题过程中,依托直观想象,通过数形结合,可以直接用来解决一些相应的直观数学问题,“以形助形”;也可以用来解决一些特殊的抽象数学问题,“以数成形”.结合函数图象或几何图形的直观,达到“以形助数”.本文通过数例予以说明.

点评:借助中国古代数学中的天文计算设置复杂的立体几何情景,并借助立体几何图形的直观来设置创新信息问题.借助复杂的立体几何图形直观,通过直观想象,合理挖掘立体几何图形的内涵与本质,为进一步的逻辑推理与数学运算提供更加广泛的空间,也是相关图形直观的应用本质所在.

分析:破解此类大小比较问题,技巧方法比较法.而借助函数图象的本源,数形结合来直观想象处理,更加直接有效.通过观察各代数式的结构特征与形式,合理构建函数,结合函数图象的构建,并通过同一变量所对应的函数值的比较,数形结合直观判断,也是解决问题的基本方法.

點评:通过合理挖掘三个代数式的结构特征,引入参数并合理构建函数,利用函数的图象来直观判断,直观巧妙.这里函数的图象涉及指数函数、对数函数以及一次函数,只要大体的草图即可得以确定.数形结合法可以更加直观形象地处理函数的图象与性质问题,关键就是函数图象的大体确定与应用.

分析:依据题意条件,随着动点A在x轴正半轴上的运动,合理“串联”起点P的位置与点Q的位置,由此带动相关的图形特征.抓住动点A在变化过程中的“瞬间”场景,“动”中取“静”,以点A与B重合的“静”态场景来特殊化分析与处理问题,是解决该问题时直观想象的一种“巧技妙法”.

点评:借助圆锥曲线中综合应用问题的创新场景,利用动点的变化情况加以动静结合来分析与处理问题.解决此类图形直观问题的运动情况问题时,经常借助极端思维与特殊位置(或特殊值等方法),通过问题本质的理解与掌握,合理直观想象,数形直观,水到渠成.特殊与一般思维,动静结合思维等,都是直观想象核心素养的深刻理解与提升,取决于学生对此类问题的内涵与本质的深入挖掘与应用.

分析:利用题设条件中的关系式恒等变形,结合对应关系式的结构特征,合理联想到余弦定理中关系式的结构特征,从三角形的性质与基本不等式的应用等视角来分析与处理,合理数形结合,结合逻辑推理与数学运算来综合应用.

点评:在处理一些相关的数学问题中,其实质不具有图象或图形的形式,而借助公式的结论特征、定义的几何内涵等,合理直观想象,数形结合,有效进行巧妙的数学建模,利用构建与之对应的图象或几何图形,从几何层面数形结合,从代数场面数学运算,无中生有,综合应用,充分体现“数”“形”的和谐统一与完美配合.

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