數(shù)學(xué)中一種很重要的思想和很有效的方法就是“轉(zhuǎn)化你的問題”。數(shù)學(xué)大師波利亞曾一再指出:“當(dāng)原問題看來不可解時,人類的高明之處就在于迂回繞過不能直接克服的障礙,就在于能想出某個適當(dāng)?shù)妮o助問題”,這就是說,當(dāng)我們碰到困難的問題時,要善于巧妙轉(zhuǎn)化,化難為易,化未知為已知,達(dá)到靈活求解的目的;當(dāng)我們碰到困難的問題時,要不斷地變換問題,重新敘述問題,直到最后成功地找到某些有用的東西為止。
一、集合問題向排列組合問題轉(zhuǎn)化
二、不等式問題向二次函數(shù)的實(shí)根分布問題轉(zhuǎn)化
例:已知,若A∪B=A求a的取值范圍
分析:當(dāng)學(xué)生拿到這個問題的時候都馬上會用常規(guī)的解不等式x2-2ax+a+20的思路去解決它,但他們馬上就碰到了問題,第二個不等式 是沒有辦法因式分解的,于是有的同學(xué)就用求根公式去做,十分麻煩,而且還會碰到他們很不熟悉的根式不等式,所以很少有同學(xué)能很完整地做出答案.還有不少同學(xué)甚至認(rèn)為題目是有問題的,于是就放棄了.其實(shí)這倒題目如果能轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)的實(shí)根的分布問題那就容易多了。
三、二次函數(shù)問題向最值問題或恒成立問題轉(zhuǎn)化
例:設(shè)函數(shù)f(x)=ax2-2x+2
(1)若對于滿足1<x<4的一切x值,都有f(x)>0,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
(2)若不等式f(x)>0在1<x<4內(nèi)有解,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
分析:這個題目其實(shí)是非常優(yōu)秀的,學(xué)生在處理的時候往往會比較發(fā)愁,有點(diǎn)摸不著頭腦,明明知道是要分類討論,就是討論不全,丟三落四。其實(shí)這道題目如果我們在動筆之前能先來考慮一下怎么轉(zhuǎn)化的話,那將有事半功倍的效果。
轉(zhuǎn)化方式一: 問題一轉(zhuǎn)化f(x)=ax2-2x+2在1<x<4上的最小值大于0.問題二轉(zhuǎn)化為f(x)=ax2-2x+2在1<x<4上的最大值大于0.
轉(zhuǎn)化方式二: 問題一轉(zhuǎn)化為a>2x-2[]x2在1<x<4恒成立,求a的范圍.
問題二轉(zhuǎn)化為a>2x-2[]x2在1<x<4有解,求a的范圍.
問題二還可以轉(zhuǎn)化為a2x-2[]x2在1<x<4恒成立,求a的范圍.
轉(zhuǎn)化方式一仍有一定的計(jì)算量,仍需按對稱軸的位置進(jìn)行分類討論,需要很細(xì)心才能做對做好.與之比較起來,轉(zhuǎn)化方式二更為優(yōu)秀,而且計(jì)算量很小。
四、函數(shù)問題向?qū)嵏植紗栴}轉(zhuǎn)化
我們先判斷出當(dāng)a>1時,f-1(x)在(1,+∞)上是增函數(shù),這時做不到f-1(x)在[m,n]上的值域是[g(n),g(m)],所以我們只要考慮0<a<1的情況求可以了.當(dāng)0<a<1時,f-1(x)在(1,+∞)上是減函數(shù),我們有,由,可得x-1[]x+1=ax,于是上題就轉(zhuǎn)化為求方程ax2+(a-1)x+1=0有兩個均大于1的根時求a的取值范圍問題.即.經(jīng)過巧妙的轉(zhuǎn)化,一道難題就迎刃而解了.
五、導(dǎo)數(shù)問題向恒成立問題轉(zhuǎn)化
例:已知f(x)=x2+c,且f(f(x))=f(x2+1) (1)設(shè)g(x)=f(f(x)),求g(x)的解析式.
(2)設(shè)φ(x)=g(x)-λf(x),試問:是否存在實(shí)數(shù)λ,使φ(x)在(-∞,-1)內(nèi)為減函數(shù),且在(-1,0)內(nèi)是增函數(shù).
分析:導(dǎo)數(shù)中經(jīng)常碰到的一類問題是告訴我們單調(diào)區(qū)間,求參數(shù)的范圍問題,遇到這一類問題我們應(yīng)該把它轉(zhuǎn)化為恒成立問題,我們就以這個題目為例。
經(jīng)過求解,我們可以得到g(x)=x4+2x2+2,即φ(x)=x4(2-λ)x2+2-λ.我們可以求得φ′(x)=4x3+2(2-λ)x.①φ(x)在(-∞,-1)內(nèi)為減函數(shù),可以轉(zhuǎn)化為φ′(x)0在(-∞,-1)上恒成立,還可以轉(zhuǎn)化成2(2-λ)-4x2在(-∞,-1)上恒成立,再轉(zhuǎn)化成求-4x2在(-∞,-1)上的最大值就做出來了,得到λ4。②φ(x)在(-1,0)內(nèi)是增函數(shù),也可以通過類似的轉(zhuǎn)化得到。此時λ4.所以最后答案是λ=4。
通過上面的幾個例子我們深刻體會到數(shù)學(xué)中轉(zhuǎn)化的重要性.我們在平時的解題教學(xué)中,要培養(yǎng)“轉(zhuǎn)化”意識,對于一些較復(fù)雜的問題,不要在“抽象”的迷宮里兜圈子,若改變方向,從新的角度、新的觀點(diǎn)出發(fā)重新提出新的問題,亦即對原來的問題進(jìn)行轉(zhuǎn)化,使問題輕而易舉地獲解。
(作者單位:浙江紹興魯迅中學(xué))
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。