張學峰
數(shù)形結(jié)合思想是一種重要的數(shù)學思想,通俗地說就是代數(shù)與幾何相結(jié)合的思想。著名數(shù)學家華羅庚指出:“數(shù)缺少形時少直觀,形少數(shù)時難入微?!边@句話說明了“數(shù)”和“形”是緊密聯(lián)系的。我們在研究“數(shù)”的時候,往往要借助于“形”,在探討“形”的性質(zhì)時,又往往離不開“數(shù)”.
縱觀近年來的高考,融“數(shù)”和“形”于一體的試題屢見不鮮.目前我們使用的新課本,不再把數(shù)學課劃分為“代數(shù)”、“幾何”,而是綜合為一門數(shù)學課,這樣更有利于“數(shù)”與“形”的結(jié)合.因此數(shù)學教師在教學中要做好“數(shù)”與“形”關(guān)系的揭示與轉(zhuǎn)化,運用數(shù)形結(jié)合的方法,幫助學生類比、發(fā)掘,剖析其所具有的幾何模型,這對于幫助學生深化思維,擴展知識,提高能力都有很大的幫助.
綜合教學內(nèi)容,從數(shù)學發(fā)展的全局著眼,從具體的教學過程著手,有目的、有計劃地進行數(shù)形結(jié)合思想的教學,使學生逐步形成數(shù)形結(jié)合思想,并使之成為學習數(shù)學、解決數(shù)學問題的工具,是我在數(shù)學教學中著力追求的目標.
1.在函數(shù)方面的運用
例1:(利用函數(shù)的奇偶性判斷函數(shù)圖像)已知函數(shù)y=f(x)的圖像如圖1(甲)所示,y=g(x)的圖像如圖1(乙)所示,則函數(shù)y= f(x)·g(x)的圖像可能是圖中的(?搖?搖 )
圖1(甲) 圖1(乙)
AB CD
解析:首先從f(x)與g(x)都是偶函數(shù),可知函數(shù)y= f(x)·g(x)也是偶函數(shù),故首先排除A、D.另外從兩個函數(shù)圖像對比可以看出,在區(qū)間(-1,0)∪(0,1)上,f(x)>0,而g(x)<0,則f(x)·g(x) <0,故排除B,正確答案為C.
點評:利用函數(shù)圖像解決有關(guān)函數(shù)性質(zhì)問題,這是一類??汲P碌念}目類型,要善于用數(shù)形結(jié)合的思想方法解決問題、分析問題,避免走彎路.
2. 在不等式方面的運用
例2:當1b.
解析:直接證明有困難,稍作變形,情況如何?將a>b兩邊取對數(shù),即證(b-1)lga>(a-1)lgb.由于b-1>0,a-1>0,于是改寫成>,再變形,上式即為>.
表達式讓我們聯(lián)想到斜率公式.若設(shè)f(x)=lgx,考慮到1.
點評:有些幾何圖形,并不是一眼就能從題設(shè)條件中看透的.只有在逐步變化過程中,本質(zhì)才能暴露出來.同時,“數(shù)”到“形”的轉(zhuǎn)化,又必須具備敏銳的觀察力和豐富的聯(lián)想類比的能力.表達式要與斜率公式掛鉤,其中-lg1架設(shè)了橋梁.由轉(zhuǎn)化為幾何圖形還要有一次創(chuàng)造性的飛躍,“執(zhí)果索因”的分析過程,是解決本題的“金鑰匙”.
3. 在解析方面的運用
例3:已知點列P(a,b)滿足P(,-1),且a=,b=-(n∈N).
(1)寫出過點P,P,P的圓M的方程;
(2)判斷點P(n≥4)與圓M的位置關(guān)系;
(3)若P(x,y)是圓M上的動點,求的取值范圍.
解析:(1)由題意得:P(1,),P(,-),顯然P,P,P到原點的距離相等.故圓M的方程為x+y=.
(2)由點P(,-),易得P(,).顯然P(,)在圓M上,故猜想點P(n≥4)在圓M上,以下用數(shù)學歸納法證明.
① 當n=4時,P(,)在圓M上.
②假設(shè)點P在圓M上(k≥4),即a+b=,則當n=k+1時,
a+b=()+()===,
∴點P在圓M上.故當n≥4時,點P(n≥4)均在圓M上.
(3)表示圓M上的動點P(x,y)與定點A(0,)連線的斜率的取值范圍,由數(shù)形結(jié)合可得其范圍為(-∞,]∪[,+∞).
cos∠POM===?圯R=R=·,同理得R=·(),R=·()…故這些球的體積之和V=()[1+()+()+…]=.
利用數(shù)形結(jié)合的思想可以避開復雜的運算過程,從而提高解題速度與準確性.