一元一次方程中的数形结合思想

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  数形结合思想是重要的数学思想方法. 著名数学家华罗庚曾说:“数缺形时少直观,形少数时难入微.”在数学教学时,利用代数和几何的双面工具实现数与形的相互转化,可以揭示数学知识的本质,有利于我们准确掌握数学知识.
  一、 用线形示意图解决行程问题
  线形示意图通常可以画成直线或环形图,用线段的长或曲线的长来表示某些量,并根据这些线段或曲线的长度关系列出方程. 许多行程问题中的数量关系可以用线形图表示.
  例1 A、B两地间的路程为360千米,甲车从A地出发开往B地,速度为72千米/小时,乙车从B地出发开往A地,速度为48千米/小时,两车同时出发,多少小时后两车相遇?
  【分析】 可以画出线形示意图:
  根据线形示意图我们可以找到这个问题中数量之间的相等关系是:
  甲车行的路程 乙车行的路程=总路程.
  解:设两车同时出发后x小时相遇.
  根据题意,得72x 48x=360.
  解这个方程,得x=3.
  答:两车同时出发3小时后相遇.
  【点评】 线形示意图具有直观性,可以清晰地反映事物的发展规律或变化趋势.线形示意图用线段表示数量,可根据线段的和或差找出相等关系.
  变式一:若甲车出发30分钟后乙车再出发,求乙车出发几小时后两车相遇.
  【分析】 可以画出线形示意图:
  根据线形示意图我们可以找到这个问题中数量之间的相等关系是:
  甲车前30分钟行的路程 甲车30分钟后行的路程 乙车行的路程=总路程.
  解:设乙车出发x小时后两车相遇.
  30分钟=0.5小时.
  根据题意,得72(x 0.5) 48x=360.
  解这个方程,得x=2.7.
  答:乙车出发2.7小时后两车相遇.
  变式二:两车同时出发,几小时后两车相距60千米?
  【分析】 两车相距60千米要注意分为相遇前相距60千米和相遇后相距60千米两种情况. 可以画出线形示意图:
  情况一:
  根据线形示意图我们可以找到这个问题中数量之间的相等关系是:
  甲车行的路程 乙车行的路程 60 km=总路程.
  情况二:
  根据线形示意图我们可以找到这个问题中数量之间的相等关系是:
  甲车行的路程 乙车行的路程-60 km=总路程.
  解:情况一:设两车同时出发x小时后两车在相遇前相距60千米.
  根据题意,得72x 48x 60=360.
  解这个方程,得x=2.5.
  情况二:设两车同时出发x小时后两车在相遇后相距60千米.
  根据题意,得72x 48x-60=360.
  解这个方程,得x=3.5.
  答:两车同时出发,2.5小时或者3.5小时后两车相距60千米.
  二、 用圆形示意图解决工程问题
  画圆形示意图时,用整个圆的面积表示工作量1. 先画一个圆,再画圆的几条半径,把圆分成几个扇形,用扇形面积来表示有关工作量.
  例2 用甲、乙、丙三部抽水机从矿井里抽水,单独用一部抽水机抽尽,用甲需要24小时,用乙需要30小时,用丙需要40小时,现甲、丙同抽了6小时后,乙机加入,问从开始到结束,一共用了多少小时才能把井里的水抽完?
  【分析】 可以画出圆形示意图:
  根据圆形示意图我们可以找到这个问题中数量之间的相等关系是:
  甲、丙合作时完成的工作量 乙机加入后甲、乙、丙完成的工作量=总工作量.
  工程中的等量关系是:
  工作量=工作效率×工作时间.
  如果把全部工作量看作1,那么甲单独抽水1小时完成全部工作量的,乙单独抽水1小时完成全部工作量的,丙单独抽水1小时完成全部工作量的.
  解:设从开始到结束,一共用了x小时才能把井里的水抽完.
  根据题意,得
   ×6
  
   ×(x-6)=1.
  解这个方程,得x=12.
  答:从开始到结束,一共用了12小时才能把井里的水抽完.
  【议一议】 解上述问题时,小明列出的方程是
   ×x ×(x-6)=1. 你能说出它的意义吗?
  【点评】 圆形示意图可以表示出各部分数量和总体的关系.
  数与图形作为数学这门学科的两种重要载体与表达工具,彼此之间有着内在的本质联系,对充分认识数学内涵有着重要作用. 数形结合思想便是对数与形之间联系的形象表达,它作为一种重要的解题思想,在初中数学中有着重要的应用.
  (作者单位:江苏省常州外国语学校)
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