例谈高中数学“换个角度”解题策略

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  摘要:在数学解题活动中,换个角度思考问题是数学的重要思想方法之一. 本文着重从局部与整体、抽象与具体、特殊与一般的互相转化讨论了换角度思考问题带来的便捷,通过训练强化学生换角度思考问题的能力,提高学生的解题能力和培养学生的创新意识和创造性思维.
  关键词:思想方法;解题策略
  
  在高中数学中,对于有些问题,我们应提倡学生换个角度思考,学生通过不同角度的思考所获得的成功既可以使学生触类旁通,激发其学习热情,又能增强其自信与成就感. 在数学解题中,数学思想方法的精巧构思、奇异变换,无不给学生以美的陶冶. 笔者结合多年的教学经验,就在解题方面对换个角度思考问题的类型进行了简单的归纳、探索和整理,让大家一起体验换个角度思考问题的妙处所在.
  
  把握局部与整体
  1. 从整体退到局部
  有些问题,如果从整体上不便解决,可先研究其局部,局部问题的解决常常能促使问题整体得以解决.
  例1试判断函数f(x)=ln(+x)的单调性.
  分析:此函数的定义域为R,直接用定义判断f(x)在R上的单调性有一定的难度,注意到f(x)为奇函数,它在(-∞,0)和[0,+∞]上的单调性相同,就可以把判断f(x)在R上的单调性问题转化为判断f(x)在[0,+∞]上的单调性,再用定义判断就简单多了.
  2. 从局部退到整体
  对于某些数学问题,我们可以不需要对条件与结论进行分解,也不需设立“中途点”去逐步逼近,而是全面地、整体地考虑问题,注意问题的整体结构,摆脱局部细节一时难以弄清的数量关系的困扰,整体把握,使问题简洁明快得以解决.
  例2求同时满足下列三个条件的所有复数:
  (1)z+是实数;
  (2)1  (3)z的实部和虚部都是整數.
  分析本题如按常规方法求解,难度较大,若采用整体考虑的策略,可把z+当作一个整体而令z+=m,则得z2-mz+10=0. (*)
  由(1)(2)知m∈R且1  
  抽象与具体
  数学的一个基本特点是高度的抽象,有时问题比较抽象, 不易发现其内在的联系和规律,要解决此类数学题,往往要换个角度思考,看能否将问题具体化来解决.
  例3设任意实数x,y满足x<1,y<1,求证+≥.
  分析:本题从形式上、内容上看属于不等式问题,一般采用算术平均数大于等于调和平均数来证,但它们的数量关系比较抽象,直接证明比较烦琐,若能捕捉到待证式的具体意义,即能联想到无穷递缩等比数列{a1qn}的求和公式 a1+a1q+a1q2+…a1qn+…=,利用它来解决,则快捷、迅速.
  由 x<1,y<1,知x2<1,y2<1,故?摇?摇?摇
  +=(1+x2+x4+x6+…)+(1+y2+y4+y6+…)=2+(x2+y2)+(x4+y4)+(x6+y6)+…≥2+2xy+2x2y2+2x3y3+…=.
  
  特殊与一般
  特殊与一般是对立的统一,在人类的认识活动中,常通过特殊去探索一般,从一般去研究特殊,特殊与一般在科学研究中有着重要的地位和作用,是数学中经常使用的两种重要方法.
  1. 从一般退到特殊
  有的数学问题所要求的结论在一般情况下不容易推出,但在特殊情况下反倒易处理,我们应注意到有些问题的普遍性寓于特殊性之中,换个角度考虑,把待解决的问题化归为某个特殊问题,再把解决特殊情况的方法或结论应用到或推广到一般问题上去.
  例4已知f(θ)=sin2θ+sin(θ+α)+sin(θ+β),其中α,β是满足0≤α≤β≤π的常数,试问 α,β为何值时,f(θ)与θ无关?
  分析:根据题设条件知,对于所有不同的θ,f(θ)恒为定值.因此,用θ的特殊值代入已知函数,考虑θ的几个特殊值θ=0,-α,-β,,使f(θ)的表达式变得较为简单,由f(0)=f(-α)=f(-β)=f,可求得α,β的值.
  由于特殊图形比较简单,并且它的解决往往孕育一般图形的解决,特别是在某一定范围有唯一确定的答案的几何计算题,直接利用特殊对象(如特图、特值等)去探索、研究一般数学问题也是一种重要的解法.
  例5路灯距离地面8 m,一个身高1.6 m的人沿穿过路灯的直路以84 m/min的速度行走,问人影的变化率是多少?
  
  图1
  分析:如图1,采用特殊值位置法,根据答案是一具体数值,可取从路灯正下方行走1分钟,设人影长度为x m,故由三角形相似知=,从而解得x值.
  2. 从特殊退到一般
  由于特殊情况往往涉及过多无关宗旨的枝节,掩盖了问题的关键,而“一般”概括了“特殊”,一般情况更能明确地表达问题的本质,易于解决. 因此,置待解决的问题于更为普遍的情况之中,通过对一般情形的研究去处理特殊的情形,这样的思考方法同样也是可行和必要的.
  例6证明不等式loga(a+b)>loga+c(a+b+c)(a>1,b,c>0).
  分析:我们发现不等式的左右两边的结构完全相同,差别仅在于右边对数的底数和真数比左边的多一个c,因此,考虑这样的一个函数 f(x)=logx(x+b),x∈(1,+∞),这样待证不等式就为f(a)>f(a+c),由c>0,故a  总之,数学是高中学生的一门重要课程,解题能力是数学能力的重要表现形式.在高中数学解题训练中,我们要结合学生认知发展特点,重视解题方法的引领,经常鼓励学生换个角度去思考、去解决问题. 这样学生的解题思路就会更加开阔,学生的解题能力也会逐步提高.
  
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