化歸思想在高中數學教學的應用
時間:2022-01-25 10:01:46
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【摘要】在數學解題過程中,巧妙地運用化歸思想,能夠將深奧、復雜的問題變得簡單化、明朗化,進而方便學生逐層求解,大大提高了解題效率和準確率。基于此,介紹了化歸思想在中學數學教學中的應用,以期為一線教師的教學工作提供理論指導。
【關鍵詞】化歸思想;高中數學;教學對策
教師在授課過程中,為了讓學生順利地掌握化歸思想,首先要重視基礎知識教學,包括數學概念、定理、公式,以及知識的推導、證明過程,只有扎實地掌握基礎知識,才能為化歸思想的運用奠定良好基礎。同時,教師也要注重數學模型的構建和講解,尤其是對于一些復雜、深奧的數學理論,可通過簡單的數學語言將其數學邏輯呈現出來,使學生準確抓住數學理論的內涵和實質,切實將其內化為自己的知識。另外,在構建數學模型的基礎上,教師要有意識地引導學生用數學模型來解決不同類型的數學問題,使學生形成獨立思考的能力和習慣,這對于學生全面、系統地理解化歸思想的數學實質也有很大的幫助。
一、化未知為已知
一般來說,學生對于比較熟悉的問題大都掌握了一定的解題套路,能夠快速地得出問題的答案。但面對比較新穎、陌生的題目時往往無從入手,不得其門而入。事實上,很多新題目都是一些老題目經過變形、包裝之后的產物,只要學會運用化歸思想,就能將其返本還源,然后按照已知問題的解題策略求解即可。美國數學家和教育家波利亞在其所著的《怎樣解題》一書中列出了一個解題表,在解決某問題時,先讓學生回想與該問題相似的題型的解答策略,這樣就能調動學生已有的經驗和方法來解答問題,進而發現解題的突破點,這其實就是運用了化未知為已知的解題方法。例1:(2013全國新課標卷I,理科第16題)若函數f(x)=(1-x2)(x2+ax+b)的圖像關于直線x=-2對稱,則f(x)的最大值為。解析:該題涉及四次函數,且乍一看比較陌生,需要將函數中的高次整式進行變形處理,轉化為我們熟悉的形式。首先,題干給出了函數圖像的對稱軸,可先根據這一條件求出a、b的值:因函數f(x)的圖像關于直線x=-2對稱,故有f(-4)=f(0),f(-1)=f(-3),即:b=-15(16-4a+b)(1)0=-8(9-3a+b)(2)聯立(1)和(2),可得a=8,b=15,則:f(x)=(1-x2)(x2+8x+15)=(1-x)(1+x)(x+3)(x+5)=-(x-1)(x+5)(x+1)(x+3)=-(x2+4x-5)(x2+4x+3)=-[(x2+4x)-2(x2+4x)-15]令t=x2+4x,則f(x)=-t2+2t+15,t∈[-4,+∞]故f(x)在對稱軸t=1處有最小值16。
二、化復雜為簡單
復雜問題簡單化是中學數學中經常使用的一種解題方法,對于乍看起來十分復雜的數學問題,只要細細觀察和分析,通常都可以分解轉化為幾個簡單的問題,然后再解答起來就簡單得多。這種解題策略在中學數學中的應用范圍很廣,手段也多種多樣,如各類公式的恒等變形、不同圖形的初等變換、正向思維的逆向轉化等。尤其是逆向思維的運用,不但能夠提高學生對知識的理解程度,還能鍛煉學生的思維靈活性,對于學生深刻掌握化歸思想有很大的幫助。例2:(2014浙江卷,文科第16題)已知實數a,b,c,滿足a+b+c=0,a2+b2+c2=1,則a的最大值為。解析:這是一道最值求解題,但題目包含的字母參數較多,看起來比較復雜,學生如果以通常的最值求解思路進行解答,很容易迷失方向。實際上,只要把待求最大值的a視為常量,將b和c視為變量,則題目條件就可以轉化為其他的形式,如解析幾何、方程、函數、三角函數、不等式、平面向量、數列模型等,再解答起來就簡單得多,下面僅列舉其中一種思路,即將原條件轉化為解析幾何模型,然后用化圓法求解。令b=x,c=y,則:x+y=-a,x2+y2=1-a2,若要使直線x+y=-a和圓x2+y2=1-a2有交點,則圓心到直線的最大距離不能大于槡1-a2,即│a│槡2≤槡1-a2,可得:a2≤23,故a的最大值是槡63。
三、結語
化歸思想是中學數學教學的重要內容,其不僅能夠提高學生的解題能力,而且能夠促進學生的思維發展。在教學過程中,教師應以實際教學內容為基礎,利用化未知為已知、化復雜為簡單的方法,巧妙地將化歸思想融入到教學內容體系中,使學生逐漸領略到這門思想的重要作用,進而促進其數學素養的不斷提升。
參考文獻:
[1]任衛兵.當“第一思路”阻滯之后———例談轉化與化歸思想在解題教學中的運用[J].中學數學教學參考,2015,(11).
[2]余祚鑒.展示中學數學“化歸思想”神奇魅力[J].中學理科園地,2015,(02).
作者:鋒 單位:湖北省蘄春縣第三高級中學
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