例析数形结合思想

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  数形结合是中学数学中四种重要思想方法之一,是研究数学的一个基本观点,对于沟通代数、三角与几何的内在联系,具有重要的指导意义。理解并掌握数形结合法,有助于增强人们的数学素养,提高分析问题和解决问题的能力。
  数和形这两个基本概念,是数学的两块基石。数学就是围绕这两个概念发展起来的。在数学发展的进程中,数和形常常结合在一起,在内容上互相联系,在方法上互相渗透,在一定条件下可以互相转化。
  数形结合的基本思想,是在研究问题的过程中,注意把数和形结合起来考察,斟酌问题的具体情形,把图形性质的问题转化为数量关系的问题,或者把数量关系的问题转化为图形性质的问题,使复杂问题简单化,抽象问题具体化,化难为易,获得简便易行的成功方案。
  中学数学中,数形结合法包含两个方面的内容:一是运用代数、三角知识,通过对数量关系的讨论,去处理几何图形问题(以数助形);二是运用几何知识,通过对图形性质的研究,去解决数量关系的问题(以形助数)。就具体方法而论,前者常用的方法有解析法、三角法、复数法、向量法等;后者常用的方法主要是图解法。现以实例分析之:
  例一:x+y+1=0,则 的最小值是_____。
  分析: 如果将 看成是两点之间的距离,那么我们头脑里就立即造出一个如右图的几何模型
  来。(x,y)和P(1,1)两点
  之间的距离。其中点
  (x,y)在直线x+y+1=0上
  运动,点P(1,1)到直线
  x+y+1=0的距离即为(x,y)
  和P(1,1)两点之间的距离
  的最小值。
   则
  例二:如果实数x,y满足(x-2)2+y2=3,那么 的最大值是()
  A.B. C.D.
  分析:由于方程(x-2)2+y2=3表示的曲线以A(2,0)为圆心,以为半径的圆(如右图所示),满足方程的x,y是圆上的点P(x,y);而是坐标
  原点(0,0)与圆上
  各点连线的斜率,所
  以题目可转化为求原
  点(0,0)与圆上各
  点连线的斜率的最大
  值。结合图像,易知直线y=kx与圆(x-2)2+y2=3相切的时候,直线OP的斜率k就是所求斜率的最大值。
  解:
  即所求 的最大值是 ,故选D。
  例三:过点P(2,3)向圆上x2+y2=1作两条切线PA、PB,则弦AB所在直线方程为( )
  A.2x-3y-1=0 B.2x+3y-1=0
  C.3x+2y-1=0 D.3x-2y-1=0
  解:由平面几何知识易知:以PO为直径的圆与圆x2+y2=1的公共弦即为所求,直线方程为2x+3y-1=0,故选B.
  例四:对任意的实数x,不等式|x+1|≥kx恒成立,则实数k的取值范围是_______。
  解析:令f(x)=|x+1|,g(x)=kx画出如下图象,易得k∈[0,1]时,|x+1|≥kx恒成立。
  (作者联通:615400四川省宁南县高级中学)
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