理解问题的角度,决定了解题的方向

来源 :数学学习与研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pacochan
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  【摘要】解题就是把问题归结为已经解决的题目,从不同角度去理解就会形成对问题的不同归结,解法自然会有较大的差异.本文以一道模考题为例,分别从二次函数最值,绝对值不等式性质角度,二次函数图像与性质角度等三个角度去理解,从而得出不同的问题转化方向.抓住理解问题的角度和转化问题的方向,也就是解题教学的关键所在.
  【关键词】理解问题的角度;转化问题的方向;二次函数值差
  苏联数学家亚诺夫斯卡娅认为,解题就是把题归结为已经解决的题.同为苏联的弗里德曼在《怎样学会解数学题》中也认为,识别给定问题的类型是解题的第一件事.当然,还有些时候不容易鉴别或者归类(这当然与解题者的能力有关).此时,对问题理解角度的不同,就会形成对问题归结的不同,解法自然会有较大差异.
  问题 设f(x)=4x 1 a·2x b(a,b∈R),若对于x∈[0,1],|f(x)|≤12都成立,则b=.
  令2x=t∈[1,2],则已知为g(t)=4t2 at b,对t∈[1,2],|g(t)|≤12恒成立.
  角度一 将|g(t)|≤12理解为-12≤g(t)≤12,即g(t)max≤12且g(t)min≥-12,从而将问题定性为g(t)的最大(小)值问题,于是有以下的解法.
  解法一
  当-a8≤1时,g(t)max=g(2),g(t)min=g(1),
  从而16 2a b≤12,
  4 a b≥-12,
  -a8≤1.
  由①②可得,12-2a-16≥b≥-12-4-a,從而a≤-11与③矛盾,此时无解;
  当-a8≥2时,同理有4 a b≤12,16 2a b≥-12,
  解得a≥-13,但与a≤-16矛盾,此时无解.
  同理分析当1<-a8≤32时,32<-a8<2.
  可知,仅有b=172满足.(此时a=-12)
  说明:把本题视为简单的二次函数最值问题入手容易,除讨论稍显复杂以外解法显得厚重,然而关键之处还在于利用二元不等式组先行求得a的范围(或值),消去b还是消a对解题的影响较大.事实上大多数学生面对形如①②③这样的不等式组是会有抵触情绪的,尤其是一个填空题.当然,还可以从线性规划角度来考查这些不等式组并进而求得b及a的值.但由于有二元二次不等式存在,作图的精确性也难以把握.
  角度二 将|g(t)|≤12恒成立理解为关于a,b的几个绝对值不等式,借助绝对值不等式的性质求解.
  解法二 分别令t=1,32,2,可得
  |4 a b|≤12,|16 2a b|≤12,9 32a b≤12,
  故2≥|4 a b| |16 2a b| 29 32a b
  ≥|4 a b 16 2a b-(18 3a 2b)|
  =2.
  由等号成立条件可知,有|4 a b|=|16 2a b|=9 32a b,且4 a b与16 2a b同号,与9 32a b异号,
  故4 a b=16 2a b=12,9 32a b=-12,①
  或4 a b=16 2a b=-12,9 32a b=12,②
  解①得a=-12,b=172;解②得方程组无解.
  综上所述,b=172.
  说明:从恒成立到特殊的几个值成立是本解法的关键之处,然而也正是取特殊值令该解法充满了迷幻色彩——为何取这三个值?是否具有一般性?
  角度三 回归到对函数本身的理解上,问题即为寻找一个二次项系数确定的二次函数,使其在区间[1,2]上,图像始终介于两平行直线y=±12之间.
  更直观地:将曲线y=4x2怎样平移,可使其在x∈[1,2]上始终夹在y=±12之间.
  解法三 退一步的先考查函数y=4x2,研究其在长为定值1的区间上的最大值和最小值之差Δy,由此若要曲线能夹在间距为1的两水平直线间,只有对称轴恰为t=32,不妨令g(t)=4t-322 c.
  由g(t)min≥-12知c≥-12.
  又g(t)max≤12知c 1≤12,解得c≤-12,
  故c=-12.
  从而g(t)=4t-322-12=4t2-12t 172,即b=172.
  说明:相较于解法一的厚重与解法二的奇巧,解法三更依赖于函数本身的性质,或者说该解法揭示了二次函数的一项重要性质.
  纵观三种解法,源自三个不同的理解角度——或最值或绝对值不等式或二次函数的值差,从而也就得出三种不同的问题转化方向,而每种转化都是熟悉的,乃至是根本的.是否可以这样形容:理解问题的角度是解题的灵魂,转化问题的方向是解题的核心;抓住这两者,自然不会因为解题过程的区别与多样性而迷失.
  【参考文献】
  [1]孙中霞.如何学好二次函数[J].初中生辅导,2014(9):17-21.
  [2]朱佳英.探讨初中数学“二次函数”的教学实践[J].理科考试研究,2014(20):2.
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