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        淺述數(shù)學(xué)解題中數(shù)學(xué)語言的翻譯

        2012-04-29 00:00:00何紀龍

        數(shù)學(xué)語言大致有三種:符號語言、圖形語言、文字語言.它們都是數(shù)學(xué)思維、數(shù)學(xué)理論的載體.三種語言在表述數(shù)學(xué)問題時有時又相互錯雜相互滲透,再加上數(shù)學(xué)語言本身的高度的概括性與抽象性,使得數(shù)學(xué)語言披上了一層冷酷的外衣,學(xué)生在審題時有一種有力無處使的感覺,最后一籌莫展,束手無策.那么如何改變這種狀況呢?這就要求廣大教師在平時的教學(xué)中做好雙基訓(xùn)練的同時,還應(yīng)當注重培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)語言的理解與轉(zhuǎn)化能力,將深奧的數(shù)學(xué)語言翻譯成與自己的認知實際相符的通俗的熟悉的數(shù)學(xué)語言,這樣就能使問題得到圓滿的解決,具體的實施途徑可以從以下幾個方面來考慮.

        一、代數(shù)問題語言圖形化

        例1 已知集合A={(x,y)︱x2+mx-y+2=0},B={(x,y)︱x-y+1=0,0≤x≤2},如果A∩B≠,求實數(shù)m的范圍.

        分析 從兩集合的代表元素(x,y)的幾何意義來看,這兩個集合本質(zhì)上表示的均為曲線上點的點集,A∩B≠,從幾何的角度來看是兩曲線一定有交點.因此可將原數(shù)學(xué)語言翻譯成:“拋物線與線段有公共點,求實數(shù)m的范圍.”

        解 由x2+mx-y+2=0,x-y+1=0(0≤x≤2),

        得x2+(m-1)x+1=0.(1)

        因為A∩B≠,所以(1)在區(qū)間[0,2]上至少有一個實數(shù)解,由Δ=(m-1)2-4≥0,得到m≥3或m≤-1.當m≥3時,由x1+x2=-(m-1)<0及x1x2=1>0知方程(1)只有負根,不符合題意;當m≤-1時,由x1+x2=-(m-1)>0及x1x2=1知方程(1)有兩個互為倒數(shù)的正根,故必須有一根在區(qū)間(0,1]內(nèi),從而方程(1)至少有一根在區(qū)間[0,2]內(nèi),所以,所求的范圍是(-∞,-1].

        例2 設(shè)實數(shù)x,y滿足x2+(y-2)2=4,若要使不等式x-y+C≤0恒成立,求C的范圍.

        分析 此題乍一看,數(shù)學(xué)語言有點陌生,但仔細觀察后,可以從二元方程和二元不等式的幾何意義入手,把問題形象化,實數(shù)x,y滿足x2+(y-2)2=4表明(x,y)是圓上的點,同時x,y又要使得不等式x-y+C≤0成立,表明(x,y)又是y≥x+C表示的區(qū)域內(nèi)的點,結(jié)合本題的要求:y≥x+C恒成立,所以本題的數(shù)學(xué)語言可形象地翻譯成:“圓x2+(y-2)2=4上的點都不在直線y=x+C的下面,求C的取值范圍.”

        解 作出圖形,直線y=x+C表示一組傾斜角為45°、截距是C的平行線,所以滿足題意的圖形的邊界位置是當直線為圓的下切線時,此時C取最大值2-22,所以C的范圍是﹙-∞,2-22].

        二、正面問題語言反面化

        例3 若三個方程x2+4ax-4a+3=0,x2+(a-1)x+a2=0,x2+2ax-2a=0中至少有一個方程有實數(shù)解,求實數(shù)a的取值范圍.

        分析 本題要想直接去求解,頭緒繁冗復(fù)雜難以下手,但如果從反面角度去考慮,將此問題語言翻譯成“求三個方程都無解的實數(shù)a的取值集合在R上的補集”,問題便可迎刃而解.

        解 假設(shè)三個方程均無實數(shù)解,則有Δ1=16a2+16a-12=0,Δ2=(a-1)2-4a2<0,Δ3=4a2+8a﹤0,得-32

        例4 布袋中有5個紅球,6個白球,4個黑球,從袋中摸3個球,問:摸到的三個球至少有兩球顏色相同的情況有幾種?

        分析 此題若直接解必須要分兩類:有兩球顏色完全相同和有三球顏色完全相同.如果老師引導(dǎo)學(xué)生從反面考慮,即將此問題語言翻譯成“三球顏色完全不同的情形的對立面”,問題就變得簡單多了.

        解 C315-C15C16C14=335(種).

        三、一般問題語言模型化

        例5 把10分成三個正整數(shù)之和有:10=1+1+8=1+2+7=3+2+5=…,如果計入不同順序,可用多少種方式寫成三個正整數(shù)之和?

        分析 此題實際是求x1+x2+x3=10這個不定方程的正整數(shù)解,直覺使人聯(lián)想到排列組合中的“隔板原理”這樣一個原型,于是此問題語言便可翻譯成:“在10個1之間的9個空隙間插入2塊隔板,這樣的插空方法有多少種?”

        解 C29=36(種).

        四、實際問題語言符號化

        例6 已知長方體的全面積為11,其12條棱的長度之和為24,則這個長方體的一條對角線長為多少?

        分析 先將普通語言轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)符號語言表達式.

        設(shè)長方體的長、寬、高分別為x,y,z,則

        2(xy+yz+xz)=11,4(x+y+z)=24,求x2+y2+z2.

        長方體所求對角線長為:

        x2+y2+z2=(x+y+z)2-2(xy+yz+xz)=5.

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