运用数形结合思想方法,培育高中生数学核心素养

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  数形结合的思想方法是中学数学的重要思想方法,将数学中复杂的问题简单化,通过结合抽象语言、位置关系等,达到优化解题的效果,提高学生的数学思维及综合能力,培育学生的良好数学素养。
  一、用数学结合的思想方法解决集合问题
  例1:已知集合A={(x,y) ,则A∩B的元素的个数为( )。
  A 0 B 1 C 2 D 3
  分析:方法一:解方程组,故选 C
  方法二:圆x2 y2=1与抛物线y2=4x有2个交点,故选C。很明显,解法二,直观明了,甚至想一想就可以得出答案。
  例2:某校举办校动会,高三(1)班28名学生报名参加比赛,其中15人参加游泳项目,8人田径,14人球类。同时报名参加游泳和田径的有3人,游泳和球类的有3人,无人人同时参加三项比赛。问:同时参加田径和球类比赛的有多少人?
  分析:本题涉及到的文字信息比较多,学生初看容易混乱,建议采用韦恩图,可直观分析。
  设同时参加田径和球类比赛有x人,则只参加田径比赛的有5-x人,只参加球类比赛的有11-x人。
  ∴ 9 3 5-x 3 x 11-x=28,∴ x=3。
  二、用数形结合的思想方法解决三角函数问题
  例3:已知,求f(x)的值域。
  分析:求给定区间上的三角函数的最值或值域,是个抽象的问题,数学中的难点。应以画图的形式来进行分析思考。
  ∵,∴,令画出函数的图象,则易知,
  ∴f(x)的值域为。
  例4 :求下列函数的最小正周期。
  (1) (2)
  分析:(1),只需要画出函数与的图象,则可知它们的最小正周期都是π。
  三、在几何问题中运用数形结合的思想方法
  例5 :已知x,y∈R且满足x2 y2-4x 3=0求:(1)x-y的范围 ;(2)的值。
  分析:方程x2 y2-4x 3=0表示以(2,0)为圆心,r=1为半径的圆。令x-y=t,问题(1)转化为直线x-y=t与圆(x-2)2 y2=1有交点时,t的取值范围,实现“形”与“数”的转化。由得。同理可解得(2)。
  例6:求圆x2 y2-4x-4y 5=0的点到直线x y-9=0的最大距离和最小距离。
  分析:按一般思路,在圆上任取一点 P(x,y),则P到直线x y-9=0的距离,采用一般函数求最值的方法,比较困难。如果画出图形容易看出,只需求圆心C(2,2)到直线x y-9=0的距离,那么所求最大值为,最小值为。
  四、运用数形结合解决数学函数与导数的问题
  例7:已知f(x)=lgx-sinx,求函数f(x)的零点个数。
  分析:直接解方程很困难。求f(x)的零点,即求方程f(x)=lgx-sinx=0的解。
  即lgx=sinx的解,也就是函數y=lgx与y=sinx 的图象交点的个数,因此,只要在同一坐标系中画出这两个函数的图象即可。易知函数f(x)=lgx-sinx有3个零点。
  例8:如果函数f(x)=x3-3x m有3个不同零点,求实数m的取值范围。
  分析:先分析函数的单调性,画出函数的简图,根据图象来回答所求问题。
  f ’(x)=3x3-3=3(x2-1),令f ’(x)>0得x<-1,
  令f ’(x)<0得-1  如图所示, 有3个零点,需满足,-2  根据以上例题可见数形结合的思想方法在数学教学的重要性,教师应着重培养学生的数学思维,不能只是重视“知识点”,开拓学生的思维模式。通过解决各种数学问题,达到培养学生从产生问题到思考问题,继而运用知识点来分析问题,最后解决问题的能力,将数学应用意识和创新精神提到一个高度,以达到培育学生数学核心素养的教学目标。
  参考文献:
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