[摘要]數(shù)學本身具有嚴密的邏輯體系,數(shù)學內(nèi)容之間的內(nèi)在聯(lián)系決定了學習數(shù)學具有特殊的科學方法。類比方法作為重要的數(shù)學方法,在數(shù)學學習中起著舉足輕重的作用。本文通過不同角度闡述了類比思想在數(shù)學學習中的體現(xiàn),為學好數(shù)學提供了一類行之有效的方法。
[關(guān)鍵詞]數(shù)學教學 思想方法 應(yīng)用推廣
數(shù)學家波利亞曾說“類比是一個偉大的引路人”。數(shù)學是一門邏輯非常嚴密的學科,數(shù)學對象之間有著緊密的聯(lián)系,讓學生發(fā)現(xiàn)數(shù)學對象間的聯(lián)系并掌握發(fā)現(xiàn)的方法,是數(shù)學教學的重要一環(huán)。在普及素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的背景下,減輕學生的學習負擔就需要提高學習效率,而這就需要學生掌握一些常見的數(shù)學思想方法,從而找到一套高效的數(shù)學學習方法。教師可以利用類比推理的思想方法,引導(dǎo)學生進行猜測——提出新問題;探索——提出新思路;證明——發(fā)現(xiàn)新結(jié)論。以下結(jié)合實例作簡要的說明。
一、歸納思路
學生在清楚一元二次方程的兩根同號問題需用根與系數(shù)的關(guān)系后,對如下問題可能仍感困惑,可以讓學生結(jié)合圖像進行分析。
二、類比:推廣結(jié)論
比如,奇偶函數(shù)圖象對稱性的類比推廣大家非常熟悉,奇偶函數(shù)的圖象具有對稱性,偶函數(shù)的圖象關(guān)于y軸對稱,奇函數(shù)的圖象關(guān)于原點對稱,奇偶函數(shù)的這種性質(zhì)可以作類比推廣。注意偶函數(shù)的解析式滿足以下條件,即對于定義域內(nèi)的任意一個x,都有f(-x)=f(x),圖象關(guān)于直線x=0(y軸)對稱,條件f(-x)=f(x)可以改造成為f(0-x)=f(0+x),這說明在x=0的兩側(cè)與它距離相等的兩點對應(yīng)的自變量對應(yīng)的函數(shù)值相等,此時對稱軸為直線x=0;現(xiàn)將條件中的0改為字母 ,則條件變?yōu)楠玣(a-x)=f(a+x),易證此時函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于直線x=a對稱。這里的x=a可以看成 x=a+a[]2;再將條件進一步改變?yōu)閒(a-x)=f(b+x),則有函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于直線x=a+b[]2對稱;偶函數(shù)中的這種類比推廣在奇函數(shù)中也可以實現(xiàn)。對于奇函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于點(a+b[]2,0)對稱,可見,若函數(shù)f(x)滿足一些特殊關(guān)系式時,函數(shù)f(x)的圖象就會有類似奇偶函數(shù)一樣的對稱性,能為我們解決實際問題帶來方便。
又如,正弦函數(shù)具有周期性,表現(xiàn)在圖象上就是圖象的重復(fù)性,觀察正弦函數(shù)的圖象不難發(fā)現(xiàn),正弦函數(shù)圖象還具有多條對稱軸和多個對稱中心,并且相鄰兩條對稱軸間的距離是周期的一半;相鄰兩個對稱中心間的距離是周期的一半(如圖5)所示。
正弦函數(shù)的這一性質(zhì)可以類比推廣到一般的函數(shù)中去,即:一般地,如果一個函數(shù)的圖象具有兩條或兩條以上對稱軸,或具有兩個或兩個以上對稱中心,或者既有對稱軸又有對稱中心,則這個函數(shù)是周期函數(shù);并且這個函數(shù)的周期為相鄰兩條對稱軸間距離的兩倍,也是相鄰兩個對稱中心間距離的兩倍,也可以是相鄰的對稱中心與對稱軸間距離的4倍。利用這一性質(zhì),能夠使一些問題的解答簡化。
例3.定義在(-∞,+∞)上的偶函數(shù)f(x)滿足:f(x+1)=-f(x),且在[-1,0]上是增函數(shù),下面關(guān)于f(x)的判斷:(1)f(x)是周期函數(shù);(2)f(x)的圖象關(guān)于直線x=1對稱;(3)f(x)在[0,1]上是增函數(shù);(4)f(x)在[1,2]上是減函數(shù);(5)f(2)=f(0) . 其中正確的判斷是:。
解:由f(x)是定義在R上的偶函數(shù)知,函數(shù)f(x)的圖象具有一條對稱軸x=0;又由f(x+1)=-f(x)=-f(-x) =-f(0-x)可得函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于點A(1[]2,0)對稱,由此可知該函數(shù)具有周期性,故選項(1)正確;另外,也可由已知條件f(x+1)=-f(x)得, f(x+2)= f[(x+1)+1]=-f(x+1)=-[-f(x)]=f(x),這里不僅得出函數(shù)f(x)是周期函數(shù),而且還知道周期為2;再由條件:函數(shù)f(x)在[-1,0]上是增函數(shù)知它在[0,1]上是減函數(shù),可見點A(1[]2,0)和直線x=0為函數(shù)圖象相鄰的對稱中心和對稱軸,也可得出周期為2;故x=1必為函數(shù)圖象的對稱軸,所以,選項(2)成立;由周期性和對稱性不難判斷選項(3)和(4)錯誤;由周期為2立得選項(5)成立。
三、類比:尋找區(qū)別
例5.(1)已知函數(shù)的值域為[-1,4],求a的值。
(2)已知函數(shù)對定義域內(nèi)的任意x值,都有-1y4,求a的值。
分析:兩題的含義不同:值域內(nèi)的每個值都要有x與之對應(yīng);而題(2)中的不一定取遍[-1,4],所以解法有區(qū)別。
題(1)利用判別式法及根與系數(shù)關(guān)系得;a=±4。
題(2)由恒成立,即恒成立
∴△a2-160,∴-4a4.
總之,類比思想方法的應(yīng)用,無論是對發(fā)現(xiàn)問題,還是提供解決問題的思路,都起著很好的啟發(fā)與促進作用。
參考文獻:
[1]朱華偉,張景中.論推廣.數(shù)學通報,2005,4.
[2]張志軍.數(shù)學中形似質(zhì)異的問題對.數(shù)學教學,2007,3.
(作者單位:云南昆明第一中學)
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。