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随着高考命题从知识立意向能力立意转变,数学教学中对学生能力的培养成了教学的重点,而对学生能力的培养,关键在于数学方法的渗透。数学问题的求解离不开逻辑变换的转化,而巧妙的转化就可以给解题开辟途径,以达到化难为易的目的。因此,掌握各类问题的转化策略,是提高观察条件、分析题意和提高解题能力的重要手段。
常见的转化策略有:熟悉化、简单化、直观化、正难则反。下面把我们常遇到的一些例子分类归纳出来,可以启发学生根据题目特点展开丰富的联想,拓宽自己的思维范围,谋求最佳的解题途径,达到思维的创新。
一、熟悉化策略,寻找解题途径
熟悉化策略就是将我们遇到的问题通过变换问题的条件或结论,转化为我们比较熟悉的问题来处理。
例题1:若实数x、y满足3x2+2y2=9x,求x2+y2的取值范围。
分析:由问题的结论,令t=x2+y2,于是问题可转化为求二次函数值域的问题,我们再利用已知条件y2= - 代入t=x2+y2得t= x2+ x。注意到 - ≥0得0≤x≤3,问题转化为我们熟悉的求二次函数t=- x2+ x在区间[0,3]上的值域,结合二次函数t=- x2+ x在[0,3]上是增函数,可得出t∈[0,9],x2+y2的取值范围是[0,9]。
二、简单化策略,寻找解题途径
简单化策略就是面临一些结构复杂、难以入手的题目时,要设法把它转化为比较简单、易于解答的新题,以便通过新题的考察,寻找最佳解题途径。
例题2:已知x、y∈[- , ],a∈R,
且 ,求cos(x+2y)的值。
分析:当学生拿到此题时,会觉得难以入手,因为已知的两个等式中既含有代数式x3和4y3,又含有三角式sinx和sinycosy。只要进行适当的引导和点拨:已知条件是怎样将x、y联系在一起的?学生自然会观察到:是通过参数a联系的!
由题设消去a,得x3+sinx=(-2y)3+sin(-2y),可发现式子的两边具有相同的表现形式。把问题转化为函数f(t)=t3+sint,由上式得f(x)=f(-2y)。又f(t)在[- , ]上是增函数,∴x=-2y,即x+2y=0,故cos(x+2y)=1。
三、直观化策略,寻找解题途径
直观化策略就是面临一些内容抽象、不易捉摸的题目时,要设法把它转化为形象鲜明、直观具体的问题,以便凭借事物的形象把握题中所涉及的各对象之间的联系,找到原题的解题思路。
例题3:求函数y=|x+2- 1-x2|的最值。
分析:这是一道较为复杂的求函数最值问题,如果把函数化为y= · 2,将其中的 理解为动点(x, 1-x2)到直线x-y+2=0的距离即可,不难得出动点(x, 1-x2)的轨迹为单位圆的上半部分,如图,从而易得函数y=f(x)在x∈[-1,- ]是减函数,在x∈[- ,1]是增函数,因此求得:当x=- 时,ymin=2- 2;当x=1时,ymax=3。
四、正难则反策略,寻找解题途径
正难则反,就是对直接从命题正面无法入手的问题,可以转换一个角度进行思考,并根据问题的有关信息,构思出一个新的数学模型进行求解。它是现代数学研究中实现转化的一种重要方法,与一般转化相比,这种转化达到了更抽象的程度,因而应用更为广泛。
例题4:若三个方程x2-4kx-4k+3=0、x2+(k-1)x+k2=0、x2+2kx-2k=0至少有一个方程有实数解,试求k的取值范围。
分析:三个关于x的一元二次方程x2-4kx-4k+3=0、x2+(k-1)x+k2=0、x2+2kx-2k=0至少有一个方程有实数解的情况比较复杂,如果一一考虑,计算量大且易出错。若把关于 一元二次方程与二次函数f(x)=x2-4kx-4k+3、g(x)=x2+(k-1)x+k2、h(x)=x2+2kx-2k的图象联系起来,问题就转化为三条抛物线中至少有一条与x轴相交的问题(如上图)。
由于三条抛物线中至少有一条与x轴相交的问题也比较复杂,因此从结论的逆向“三条抛物线都不与x轴相交”考虑(如右图),就会比较简捷,从而有:
,
易解得- 因此当- 以上例题说明,当从正面思考不宜求解时,就从逆序思考着手,能够比较简单快捷地找到由已知向未知的转化途径。
转化是数学教学中最基本的思想方法,我们在数学教学中要处处注意转化能力的培养,如三角与代数、几何与代数、复数与实数、实际问题与数学问题、数与形、立几与平几、难与易、未知与已知、抽象与具体、一般与特殊等转化方法的训练,培养学生思维的灵活性、广泛性。它有时又和其它诸如函数方程思想、分类讨论思想、数形结合思想等相互渗透,综合运用。
因此,教师不仅要精通教材,能从数学思想和方法的角度进行分析、研究和讲授,还要善于发现和挖掘数学内容中所隐含着的数学思想方法,不断渗透,在潜移默化中使学生自觉地运用数学思想方法去分析和解决问题,真正实现素质教育。
常见的转化策略有:熟悉化、简单化、直观化、正难则反。下面把我们常遇到的一些例子分类归纳出来,可以启发学生根据题目特点展开丰富的联想,拓宽自己的思维范围,谋求最佳的解题途径,达到思维的创新。
一、熟悉化策略,寻找解题途径
熟悉化策略就是将我们遇到的问题通过变换问题的条件或结论,转化为我们比较熟悉的问题来处理。
例题1:若实数x、y满足3x2+2y2=9x,求x2+y2的取值范围。
分析:由问题的结论,令t=x2+y2,于是问题可转化为求二次函数值域的问题,我们再利用已知条件y2= - 代入t=x2+y2得t= x2+ x。注意到 - ≥0得0≤x≤3,问题转化为我们熟悉的求二次函数t=- x2+ x在区间[0,3]上的值域,结合二次函数t=- x2+ x在[0,3]上是增函数,可得出t∈[0,9],x2+y2的取值范围是[0,9]。
二、简单化策略,寻找解题途径
简单化策略就是面临一些结构复杂、难以入手的题目时,要设法把它转化为比较简单、易于解答的新题,以便通过新题的考察,寻找最佳解题途径。
例题2:已知x、y∈[- , ],a∈R,
且 ,求cos(x+2y)的值。
分析:当学生拿到此题时,会觉得难以入手,因为已知的两个等式中既含有代数式x3和4y3,又含有三角式sinx和sinycosy。只要进行适当的引导和点拨:已知条件是怎样将x、y联系在一起的?学生自然会观察到:是通过参数a联系的!
由题设消去a,得x3+sinx=(-2y)3+sin(-2y),可发现式子的两边具有相同的表现形式。把问题转化为函数f(t)=t3+sint,由上式得f(x)=f(-2y)。又f(t)在[- , ]上是增函数,∴x=-2y,即x+2y=0,故cos(x+2y)=1。
三、直观化策略,寻找解题途径
直观化策略就是面临一些内容抽象、不易捉摸的题目时,要设法把它转化为形象鲜明、直观具体的问题,以便凭借事物的形象把握题中所涉及的各对象之间的联系,找到原题的解题思路。
例题3:求函数y=|x+2- 1-x2|的最值。
分析:这是一道较为复杂的求函数最值问题,如果把函数化为y= · 2,将其中的 理解为动点(x, 1-x2)到直线x-y+2=0的距离即可,不难得出动点(x, 1-x2)的轨迹为单位圆的上半部分,如图,从而易得函数y=f(x)在x∈[-1,- ]是减函数,在x∈[- ,1]是增函数,因此求得:当x=- 时,ymin=2- 2;当x=1时,ymax=3。
四、正难则反策略,寻找解题途径
正难则反,就是对直接从命题正面无法入手的问题,可以转换一个角度进行思考,并根据问题的有关信息,构思出一个新的数学模型进行求解。它是现代数学研究中实现转化的一种重要方法,与一般转化相比,这种转化达到了更抽象的程度,因而应用更为广泛。
例题4:若三个方程x2-4kx-4k+3=0、x2+(k-1)x+k2=0、x2+2kx-2k=0至少有一个方程有实数解,试求k的取值范围。
分析:三个关于x的一元二次方程x2-4kx-4k+3=0、x2+(k-1)x+k2=0、x2+2kx-2k=0至少有一个方程有实数解的情况比较复杂,如果一一考虑,计算量大且易出错。若把关于 一元二次方程与二次函数f(x)=x2-4kx-4k+3、g(x)=x2+(k-1)x+k2、h(x)=x2+2kx-2k的图象联系起来,问题就转化为三条抛物线中至少有一条与x轴相交的问题(如上图)。
由于三条抛物线中至少有一条与x轴相交的问题也比较复杂,因此从结论的逆向“三条抛物线都不与x轴相交”考虑(如右图),就会比较简捷,从而有:
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易解得-
转化是数学教学中最基本的思想方法,我们在数学教学中要处处注意转化能力的培养,如三角与代数、几何与代数、复数与实数、实际问题与数学问题、数与形、立几与平几、难与易、未知与已知、抽象与具体、一般与特殊等转化方法的训练,培养学生思维的灵活性、广泛性。它有时又和其它诸如函数方程思想、分类讨论思想、数形结合思想等相互渗透,综合运用。
因此,教师不仅要精通教材,能从数学思想和方法的角度进行分析、研究和讲授,还要善于发现和挖掘数学内容中所隐含着的数学思想方法,不断渗透,在潜移默化中使学生自觉地运用数学思想方法去分析和解决问题,真正实现素质教育。