突破常规巧寻觅,极限思维妙应用

2024-12-31 00:00:00毕带兵
中学数学研究 2024年7期
关键词:常量高阶解题

数学思维的创造性与创新性,是高阶思维的一种重要体现,也是解决数学问题时的一种有效的创新应用.其中,极限思维就是高阶思维应用中的一个重要思维方式.在解决一些客观数学问题时,合理借助极限思维,实现“变量”与“常量”,“抽象”与“具体”,“静态”与“动态”等视角的转化,从而实现有限到无限、近似到精确、量变到质变等方面的跨越,合理避免多变、繁杂的数学运算,抽象、死板的逻辑推理等,独辟蹊径,降低试题难度与思维高度,优化解题过程,起到事半功倍的效果.本文就此实例探析,旨在与同行分享.

1.化“变量”为“常量”,回归函数性质

例1 对任意θ∈(0,π2),都有(" ).

A.sin(sinθ)lt;cosθlt;cos(cosθ)

B.sin(sinθ)gt;cosθgt;cos(cosθ)

C.sin(cosθ)lt;cos(sinθ)lt;cosθ

D.sin(cosθ)lt;cosθlt;cos(sinθ)

分析:根据题目条件,角θ的取值在区间(0,π2)上变化,其变化是连续上,而对应的三角函数值的变化也是连续的,存在相关“变量”与“常量”之间的关系,可通过常规思维,利用三角函数的基本性质与函数的性质来处理;也可以通过极限思维来巧妙突破与合理排除,实现快速判定.

解法1:(常规解法)根据三角函数线可知,当θ∈(0,π2)时,sinθlt;θlt;tanθ,而cosθ∈(0,1)(0,π2),则sin(cosθ)lt;cosθ;又余弦函数y=cosx在(0,π2)上单调递减,则cos(sinθ)gt;cosθ.

综上可知sin(cosθ)lt;cosθlt;cos(sinθ),故选D.

解法2:(极限思维法)根据角θ的变量取值限制,结合极限思维,当θ→0时,sin(sinθ)→0,cosθ→1,cos(cosθ)→cos1lt;1,由此可排除A,B;当θ→π2时,sinθ→1,cos(sinθ)→cos1,cosθ→0,由此可排除C.故选D.

评注:利用变化且连续的三角函数值中“变量”与“常量”之间的关系,合理借助极限思维,通过区间的两个端点的极限值来突破与应用,合理排除错误选项,达到正确判断的目的,处理起来更加有效快捷,避免三角函数中的“二级结论”以及函数的基本性质等的综合与应用.

消去参数x并整理可得17y2-32y+15=0,解得y=1或y=1517,此时x=4y-4=-817,即F(-817,1517),利用三角函数的定义可得sin(α+β)=sin(π2+β)=cosα=x=-817.故选B.

评注:抓住单位圆上的动直线在运动过程中的不变性,利用极限思维,通过常规直线逼近于单位圆的切线或单位圆与坐标轴的交点,实现动点的“合二为一”或极端取值,以极端位置的形式来分析与处理,确定对应角的关系,并结合题设条件确定相关角的三角函数值,借助三角函数中的二倍角公式、同角三角函数基本关系式以及三角函数的定义等来分析与求解.

综上实例知,极限思维是高阶思维的一种解题思维,是探索解题新思路与新方式,探究解题新模式与新应用的一种奇思妙想,给人一种“拨开云雾见晴天”的特殊视角.借助极限思维,对于数学客观题的解答有奇效,特别效地实现“变量”与“常量”,“抽象”与“具体”,“静态”与“动态”等视角的转化,可以很好回避复杂的数学运算与繁杂的逻辑推理,化繁为易,优化解题过程,提升解题效益,全面拓展数学思维,提升数学能力,培养数学核心素养.

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