費勁男
(江蘇省南通市平潮高級中學,南通 226311)
“數(shù)形結(jié)合”是一種基本的數(shù)學方法,也是貫穿整個高中階段的一種重要的思想方法,它兼有數(shù)的嚴謹與形的直觀,利用它可使復雜問題變得簡單、抽象問題變得具體,是優(yōu)化解題過程的重要方法之一。數(shù)形結(jié)合的思想,其實質(zhì)就是將抽象的數(shù)學語言與直觀的圖形結(jié)合起來,在代數(shù)與幾何圖形之間進行相互轉(zhuǎn)化,從而拓寬解題思路,提高解題速度與質(zhì)量。熟練運用數(shù)形結(jié)合來解題,可起到事半功倍的效果。
“方程根的個數(shù)”是高三復習的一個重要題型,也是函數(shù)與方程的一個重要應用,一般出現(xiàn)在填空題的后幾題或是解答題中。在解決這類問題時,通常采用將方程的解轉(zhuǎn)化為兩個函數(shù)圖像的交點,再利用數(shù)形結(jié)合直觀的找到結(jié)果。整個的解題過程中,圖象是最關(guān)鍵的一部分,畫圖是否準確,有沒有忽視考慮圖形的整體性,如等價性原則等,都會導致圖象出錯。如何作出正確的函數(shù)圖象,要注意以下兩個問題:
“數(shù)缺形,少直觀;形缺數(shù),難入微”。數(shù)形結(jié)合就是利用函數(shù)和函數(shù)圖象來解決問題的一種思想方法,對于“根的個數(shù)”是方程問題,所以要解決這類問題首先要將方程轉(zhuǎn)化為函數(shù),這過程就要注意等價性原則,在不改變原先變量范圍的基礎(chǔ)上進行等價變形。
例 1、若方程 l g(x-1)+l g(3-x)=l g(a-x)只有一個根,則 α的取值范圍是__ 。分析:本題是對數(shù)方程求解問題,需將對數(shù)方程轉(zhuǎn)化為一元二次方程,此時就要先確定的范圍,再將其變形,轉(zhuǎn)化為函數(shù)。
即轉(zhuǎn)化為函數(shù)y=a與函數(shù)y=-x2+5 x-3 x∈(1,3)的圖象只有一個交點,如圖所示,在同一坐標系內(nèi)作出兩個函數(shù)圖象,要使兩個函數(shù)圖象只有一個公共點,則α的取值范圍是(1,3]∪}。
點評:所有的等式變形轉(zhuǎn)化問題,都要先考慮變量的范圍,再進行等價變形,在有范圍約束的條件下,做出正確的函數(shù)圖象,同時注意圖象的端點。
例2、事實證明:總存在正實數(shù)a,b(a
分析:本題是指數(shù)的形式,需等式兩邊同取對數(shù),將指數(shù)下移,再轉(zhuǎn)換成函數(shù),利用數(shù)形結(jié)合來解決。
點評:本題利用構(gòu)造函數(shù)的方法轉(zhuǎn)化為兩函數(shù)圖象問題,容易出錯的地方:1.不考慮x>e時,函數(shù)值0 有些函數(shù)的定義域是一個區(qū)間中去掉一個或幾個值,那么這些值體現(xiàn)在圖象中很可能就是它的漸近線,比如函數(shù)y=,定義域為(-∞,0)∪(1,+∞),直線x=0就是它的一條漸近線。再比如函數(shù)y=1 n│x-1│定義域為(-∞,0)∪(1,+∞),直線x=1是漸近線。也有些函數(shù)是由一些圖像本身就有漸近線的基本函數(shù),如y=ex,y=1 n x等,通過平移、翻折等變換得到的,那么,這些函數(shù)也就有漸近線。 分析:本題中提到解的個數(shù),很顯然利用圖像最直觀。 在同一坐標系內(nèi)作出兩個函數(shù)圖象, 有圖可知,當0≤a 點評:本題的關(guān)鍵是在等價變形的過程中,1 n x≠0,即x≠1,函數(shù)圖象不可能與直線x=1有交點,所以x=1只能是它的一條漸近線。 分析:本題將方程轉(zhuǎn)化后得到含絕對值的函數(shù),關(guān)鍵是如何作出其圖像。 點評:本題的漸近線是由函數(shù)y=2x經(jīng)過平移、翻折之后保留下來的。 本文的四個例題都采用了數(shù)形結(jié)合的思想,很直觀的找到所需要的結(jié)果。文中提到的兩個注意點是本人在數(shù)形結(jié)合的教學中學生錯誤率較高的兩個問題,當然還存在著其他的一些,比如由方程的解轉(zhuǎn)化為哪兩個函數(shù)圖象的交點,有參數(shù)的是否一定要分離之后才進行數(shù)形結(jié)合,等等。其實,最關(guān)鍵的是讓學生知道在什么情況下使用數(shù)形結(jié)合的方法,以及如何作出正確的函數(shù)圖像。 從例題中不難發(fā)現(xiàn),運用數(shù)形結(jié)合思想,不僅直觀、容易發(fā)現(xiàn)解題途徑,而且能避免復雜的計算與推理,大大簡化了解題過程,特別是在解填空題時更能體現(xiàn)出其優(yōu)越性。高中數(shù)學教學過程中,許多抽象性的問題學生往往覺得難以理解,不知該如何去應用解決,遇到問題,望而卻步,如果教師能及時靈活地引導學生進行數(shù)形結(jié)合,轉(zhuǎn)化為直觀易懂的問題,學生就容易理解,進而解決問題并獲得成功的體驗。學生如果運用數(shù)形結(jié)合思想解決了一些有難度的問題,這對于提高學生學習數(shù)學的積極性并增強其學好數(shù)學的信心有很大的幫助。二、注意漸近線的應用