从美的角度培养学生的数学思维能力

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  用美的思想去开启数学真理,用美的方法去发现数学规律、解决数学问题,用数学的美来开启思维主体,凭借已有的知识和经验产生审美直觉,从而确定解题的总体思路或入手方向.因此,美的启示在解决问题的思维过程中起到了宏观指导的决策作用.
  〖=D(〗一、追求简单性,探索解题途径〖=〗
  许多数学问题,虽然其表现形式可能较为复杂,但其本质总存在简单的一面,因而,若能用简单的观点、简化的方法对问题进行整体处理或实施分解变化、降维、减元等转化的策略,则往往能找到解题的简易途径.
  例1 已知关于x的方程ax2 2(2a-1)x (4a-7)=0(a∈N),问a为何值时,方程至少有一个整数解?
  分析:所给问题若用求根公式解出x,再由a的值来讨论根的情况,运算较为复杂.但若注意到a的最高次数仅为一次,则可简单地把原方程看成关于a的方程,由此再讨论整数解x的存在就较为简便了.此时只考虑a=2x 7(x 2)2(x≠-2)及2x 7>(x 2)2(x∈Z)即可确定符合条件的a值.
  〖=D(〗二、造成对称性,简化解题方法〖=〗
  有些问题用对称的眼光去观察,通过形象的补形造成对称,或采用对称变换调整元素关系,则问题就可得到简化.
  例2 6个人排成一排,其中甲在乙左侧的排法共有多少种?
  分析:此题若用对称的眼光看十分简单,因为甲排在乙左侧与右侧是同等可能的,因而符合条件的排法有12A66=360(种).
  〖=D(〗三、运用相似性,引申发散问题〖=〗
  由于相似的因素,相似的条件能产生相似的关系或相似的结果.因此,在数学解题中常利用相似性的启示,运用联想、类比、猜想等方法找出正确的解题思路.
  例3 已知a,b,c,d∈R,求证:(ac bd)2≤(a2 b2)?(c2 d2).
  分析:原不等式等价于(ac bd)2-(a2 b2)(c2 d2)≤0,由此使人想到判别式,因而构造二次函数f(x)=(a2 b2)x2 2(ac bd)x (c2 d2),又f(x)=(ax c)2 (bx d)2≥0恒成立,即Δ≤0成立,此题即可得证.
  〖=D(〗四、利用和谐性,变换化归问题〖=〗
  解数学问题的关键在于问题形式的变换与化归,而变换与化归的依据在于各种形式间在其本质上的和谐与统一.因此,利用和谐性就是设法将问题转化,使问题的条件与结论在新的协调下相互沟通,达到解决问题的目的.
  例4 设x,y,z∈(0,1),求证:x(1-y) y(1-z) z(1-x)<1.
  分析:若将待证关系式中y,z看做常量,而把x看成变量,那么特征关系式就是一个关于x的一次不等式,因此可借助于一次函数的图象予以解决.即设f(x)=1-[x(1-y) y(1-z) z(1-x)]=(y z-1)x (yz 1-y-z).因为00,f(1)=yz>0.由于一次函数的图象是一条直线,所以当00成立,故原不等式成立.
  〖=D(〗五、构思奇异性,突破常规思维〖=〗
  奇异性的存在使得在解某些问题时,构造反例,寻求特例,采取反证递推途径或极端化手法能够发挥意想不到的作用.逆向思维、正难则反思在解题中的运用就是对奇异性的通俗理解.
  例5 若关于x的二次方程x2 4mx 3-4m=0,x2 (m-1)x m2=0,x2 2mx-2m=0(m∈R)中,至少一个有实根,求m的范围.
  分析:此题若从正面入手,比较烦琐.若采用逆向思维,从其反面探求,显得极其简捷,即当三个方程均无实根时.求出m的范围M,再求M在R中的补集即可.若三个方程均无实根,则应有:(4m)2-4(3-4m)<0,(m-1)2-4m2<0,(2m)2 8m<0,解得-32 需要注意的是,数学美的五个方面在解题思维过程中的指导作用是相互结合、渗透并用的.上述例题的意义仅在于分析数学美的直觉在某一侧面的特殊作用.
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