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进入初中阶段,函数内容是重点知识,也是数学教学中的难点,同时又是“数形结合”思想方法体现得很充分的一个内容,数形结合思想的运用能够为函数问题的解决提供便利,本文从初中数学函数分析入手,对数形结合法在函数问题中的應用策略进行探讨,介绍一些解题技巧和教学方法。
一、利用数形对比学习函数图像的性质以及函数的变换
函数图像可以直观的研究函数性质,从图像上可以观察函数的变化规律,整体上把握函数的性质,但是难以深入局部和细节。而解析式可以对函数的性质进行详细表达,但理解起来比较抽象,不够直观。所以我们通常会把函数图像和解析式结合起来,研究函数的性质,通过数形结合,简单,明了。如从一条具体的抛物线,指出顶点坐标,对称轴,开口方向,在y轴上的截距,与x轴的交点坐标,函数值y随x增大而增大的x的取值范围,y随x增大而减小的x的取值范围等。相反,从一条解析式也可以得出函数图像的有关性质。在讲授二次函数的图像性质时,数形结合研究函数贯穿二次函数讨论的始终,对于最简单的二次函数y=x2的研究就是从画这个函数的图像开始,然后通过图像了解它的性质,其后的二次函数的研究,也都展现了从解析式到图像,从图像到性质的过程。
在学习二次函数的图像与性质时,可以从简单到复杂,从特殊到一般的顺序通过数形结合进行讨论,每一个解析式的特点在坐标系上如何变化,图像上的特点在解析式上表现在哪些数,有哪些规律?通过图形与数的对比总结出特点,如:y=x2的图像最基础,开口向上,对称轴是y轴,顶点坐标是(0,0),比较y=x2 1和y=x2-1的图像特点,“数”上与y=x2比较多了加1或者减1,“图”上如何变化呢,让学生观察,得出:形状不变,位置是向左或者向右移动了一个单位而已。再探讨y=(x 1)2和y=(x-1)2的图像特点,从数形上对比得出:在y=x2的图像基础上,形状不变,只是位置向上或者向下移动了一个单位而已。最后综合起来探讨y=(x 1)2 1的图像特点,从“数”上看有什么变化,从“图”上看有哪些变化,通过图形结合,可以对整个二次函数的图像特点一目了然,总结出二次函数的性质。
二、利用数形结合理解一次函数与方程
例如,讲解《一次函数与方程》问题3时,由于两气球上升的速度不同,开始时A号气球高,B号气球低,那么永远如此吗?什么时刻B号气球的高度赶上A号气球的高度、怎样从数和形两方面分别加以研究。我们可以把学生分成两组,一组同学从数量关系的角度研究,另一组同学从图形的角度研究。(1)从数量关系的角度研究:A号气球的高度与时间关系为y=0.5x 15;B号气球的高度与时间关系为y=x 5。当两气球在同一时刻的高度相同时,时间a和高度b同时满足这两个方程,也就是由这两个方程组成的方程组的解。
因此,气球上升20min时,它们的高度相同,都是25m。
(2)从图形的角度研究:在同一坐标系中画出两个函数的图像,如图,从中发现当x=20时,对应的函数值相等,都是25。也就是说,两直线交于一点,交点坐标为(20,25)。
由上可知,每个二元一次方程组都对应两个一次函数,于是也对应两条直线。从“数”的角度看,解二元一次方程组相当于求自变量为何值时相应的两个函数值相等,以及这个函数值是多少;从“形”的角度看,解二元一次方程组相当于确定两条相应直线交点的坐标。
三、利用数形结合的方法理解函数与不等式
(1)一次函数与不等式
例如,解不等式如ax b
一、利用数形对比学习函数图像的性质以及函数的变换
函数图像可以直观的研究函数性质,从图像上可以观察函数的变化规律,整体上把握函数的性质,但是难以深入局部和细节。而解析式可以对函数的性质进行详细表达,但理解起来比较抽象,不够直观。所以我们通常会把函数图像和解析式结合起来,研究函数的性质,通过数形结合,简单,明了。如从一条具体的抛物线,指出顶点坐标,对称轴,开口方向,在y轴上的截距,与x轴的交点坐标,函数值y随x增大而增大的x的取值范围,y随x增大而减小的x的取值范围等。相反,从一条解析式也可以得出函数图像的有关性质。在讲授二次函数的图像性质时,数形结合研究函数贯穿二次函数讨论的始终,对于最简单的二次函数y=x2的研究就是从画这个函数的图像开始,然后通过图像了解它的性质,其后的二次函数的研究,也都展现了从解析式到图像,从图像到性质的过程。
在学习二次函数的图像与性质时,可以从简单到复杂,从特殊到一般的顺序通过数形结合进行讨论,每一个解析式的特点在坐标系上如何变化,图像上的特点在解析式上表现在哪些数,有哪些规律?通过图形与数的对比总结出特点,如:y=x2的图像最基础,开口向上,对称轴是y轴,顶点坐标是(0,0),比较y=x2 1和y=x2-1的图像特点,“数”上与y=x2比较多了加1或者减1,“图”上如何变化呢,让学生观察,得出:形状不变,位置是向左或者向右移动了一个单位而已。再探讨y=(x 1)2和y=(x-1)2的图像特点,从数形上对比得出:在y=x2的图像基础上,形状不变,只是位置向上或者向下移动了一个单位而已。最后综合起来探讨y=(x 1)2 1的图像特点,从“数”上看有什么变化,从“图”上看有哪些变化,通过图形结合,可以对整个二次函数的图像特点一目了然,总结出二次函数的性质。
二、利用数形结合理解一次函数与方程
例如,讲解《一次函数与方程》问题3时,由于两气球上升的速度不同,开始时A号气球高,B号气球低,那么永远如此吗?什么时刻B号气球的高度赶上A号气球的高度、怎样从数和形两方面分别加以研究。我们可以把学生分成两组,一组同学从数量关系的角度研究,另一组同学从图形的角度研究。(1)从数量关系的角度研究:A号气球的高度与时间关系为y=0.5x 15;B号气球的高度与时间关系为y=x 5。当两气球在同一时刻的高度相同时,时间a和高度b同时满足这两个方程,也就是由这两个方程组成的方程组的解。
因此,气球上升20min时,它们的高度相同,都是25m。
(2)从图形的角度研究:在同一坐标系中画出两个函数的图像,如图,从中发现当x=20时,对应的函数值相等,都是25。也就是说,两直线交于一点,交点坐标为(20,25)。
由上可知,每个二元一次方程组都对应两个一次函数,于是也对应两条直线。从“数”的角度看,解二元一次方程组相当于求自变量为何值时相应的两个函数值相等,以及这个函数值是多少;从“形”的角度看,解二元一次方程组相当于确定两条相应直线交点的坐标。
三、利用数形结合的方法理解函数与不等式
(1)一次函数与不等式
例如,解不等式如ax b