高考数学解题有关类比思想的应用

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  类比是根据两个对象或两类事物的一些属性相同或相似,猜测另一些属性也可能具有相同或相似的思维方法,它既是研究和学习的重要方法,又是一种寻找解题思路、猜测问题答案或结论的有效方法。近年来,高考数学命题突出了对思维能力和创新意识的考查,类比思想正在成为高考试题的新亮点。此类题旨在考查学生的思维能力、分析问题和解决问题的能力及运算能力;根据提供信息,让考生通过类比,自己找到所面对问题的答案,又考查了学生的探究能力、创造能力和合理推理能力。本文根据近年的高考试题及高考模拟题予以分类剖析,旨在探索解题规律,揭示解题方法。
  一、函数中的类比
  例1:如图,对于函数f(x)=ax(a>1,x>0)上任意两点A(x1,f(x1))、B(x2,(f(x2)),由函数图象可得不等式,试分析函数g(x)=logax(a>1,x>1)图象,类比上述不等式可以得到不等式是__________
  解析:首先弄清不等式
   的来龙去脉,按图提供信息 表示自变量为 的函数值,而自变量为的恰好为A、B两点中点C的横坐标。由图像知点C在点C'上方,从而不等式成立。类似作出g(x)=logax(a>1,x>1)图像,由图像知点C在点C'下方,从而有不等式
  成立。
  点评:指数函数y=ax(a>1)图像向下凹yc>yc',而对数函数y=logax(a>1)图像向上凹 ,本题通过观察图形yc  二、数列中的类比
  例2:在等差数列中 ,则有等式a1+a2+……+an=a1+a2+……+a19-n成立。类比上述性质,相应地,在等比数列中,若b9=1则有等式______成立。
  解析:在等差数列中,a1+a19=a2+a18=……=2a10=0,从而有等式成立。类似在等比数列中,b1•b17=b2•b16=……=b92=1从而有等式 (n<17且n∈N)成立。
  点评:本例是抓住参照物(往往是已知的知识点)与目标物(待考查对象的知识点)之间相互类似的特征进行类比推广。
  在等差数列中,若m+n=p+q,则有am+an=ap+aq;
  在等比数列中,若m+n=p+q,则有 am•an=ap•aq。
  三、不等式中的类比
  例3:若a,b∈R+,则有不等式
  成立,由此不等式推广出两种不同类型的不等式____________、___________
   解析:本例可以从a,b的个数及指数上进行横向及纵向推广,
  横向推广:、
  ……、
  
  纵向推广: 、……、
  
  点评:象这样类比推广问题,主要抓住目标特征,从字母个数及指数进行横、纵推广。本例也可采用纵横综合推广
   、……、
  
   .
  四、三角中的类比
  例4:观察等式,
  , 请写出一个与以上两个等式规律相同的一个等式,并证明你的结论。
  解析:因为20°+40°=60°,19°+41°=60°,
  tan60°=从而归纳到一般有:
  若,
   则成立.
  证明如下:
  故有,
  即.
  点评:本题要求类比特征得出结论,考查对知识点的类比迁移能力,需要我们对条件进行观察,整理,延伸,发散,从而得出一般的结论。
  五、立体几何中的类比
  例5:若三角形内切圆半径为r,三边长为a,b,c,则三角形面积S= r(a+b+c)。根据类比思想,若四面体内切球半径为R,四个面面积分别为S1,S2,S3,S4,则四面体体积V=
  ______.
  解析:在平面图形中设内切圆圆心为 O,连OA、OB、OC,则
  在图乙中,类似连OA、OB、OC、OD,则
  点评:本例是将平面几何中的面积定理类比到空间图形中体积定理,注意平面到空间的“升维”思想,解题一般规律是“线段长”类比为“面积”,“面积”类比为“体积”。
  六、解析几何中的类比
  例6:过双曲线 的右焦点F(c,0)的直线交双曲线于M、N两点,交y轴于点P,则有为定值.试对椭圆
   ,写出具有类似特性的性质,并加以证明。
  解析:类似性质为:过椭圆
  右焦点 直线交椭圆于M、N两点,交 y轴于点P,则有为定值.
  证明:
  设过点F(c,0)的直线为y=k(x-c),令 M(x1,y1),N(x2,y2),则P(0,-kc),
  把(2)代入(1)化简得 =
  (定值)
  点评:解析几何中椭圆与双曲线具有类似的性质,只要掌握好椭圆的几何性质,双曲线的性质就迎刃而解了。
  从以上例子可以看出,解答类比题关键在于认真阅读分析,找到原情境下的特征语言,然后在新的情境下进行合理的特征语言转换,探索其中类似结论,并加以验证。
  (作者单位:531500广西田东县高级中学)
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