【摘 要】一元二次方程是初中數(shù)學(xué)中的重要內(nèi)容,在初中代數(shù)中占有重要地位。但是,解一元二次方程卻一直被認(rèn)為是一個難點(diǎn)。究其原因,是未能很好的掌握解法中的數(shù)學(xué)思想。對于學(xué)生而言,很少人能夠系統(tǒng)的掌握。為此,結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,將其中的四種數(shù)學(xué)思想陳列如下并配以例題說明。
【關(guān)鍵詞】一元二次方程;轉(zhuǎn)化思想;整體思想;分類討論思想;方程思想
課標(biāo)要求“人人學(xué)有價(jià)值的數(shù)學(xué)”?!坝袃r(jià)值的數(shù)學(xué)”就是數(shù)學(xué)思想方法,數(shù)學(xué)思想方法是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識、基本技能的本質(zhì)體現(xiàn),在解一元二次方程中,也蘊(yùn)含了一定的數(shù)學(xué)思想。
一、轉(zhuǎn)化思想
著名的數(shù)學(xué)家,莫斯科大學(xué)教授C.A.雅潔卡婭曾在一次向數(shù)學(xué)奧林匹克參賽者發(fā)表《什么叫解題》的演講時提出:“解題就是把要解題轉(zhuǎn)化為已經(jīng)解過的題”。數(shù)學(xué)的解題過程,就是從未知向已知、從復(fù)雜到簡單的化歸轉(zhuǎn)換過程。轉(zhuǎn)化,是一種重要的思想方法,它能給人帶來思維的閃光點(diǎn),找到解決問題的突破口。
解一元二次方程的基本思路是運(yùn)用了“轉(zhuǎn)化”的思想,即把待解決的問題(一元二次方程),通過轉(zhuǎn)化,歸結(jié)為已解決的問題(一元一次方程)。直接開平方法、配方法、公式法、因式分解法中都滲透了這一思想。
直接開平方法: 兩個一元一次方程,把“未知”轉(zhuǎn)化為“已知”;
配方法:一元二次方程 ,
兩個一元一次方程,體現(xiàn)了數(shù)學(xué)形式的轉(zhuǎn)化;
因式分解法:一元二次方程 兩個一元一次方程;
公式法:直接用公式把把“未知”轉(zhuǎn)化為“已知”。這些都體現(xiàn)了轉(zhuǎn)化的思想。
例1 方程x2+4x=2的正根為( ).
A.2- B.2+ C.-2- D.-2+
解析:x2+4x+4=2+4.因此(x+2)2=6,x+2=± .
例2 若2x2-5x+ ,則2x2-5x-1的值為 .
解析:把原式中2x2-5x為一個未知數(shù),令2x2-5x=y,用換元法得到分式方程求出y,則可得到所求的值。
二、整體思想
整體的思想方法,就是將注意力和著眼點(diǎn)放在問題的整體上或把一些相互聯(lián)系的量作為整體,從而使問題巧妙的解決的方法稱之為整體思想。利用整體思想可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。
有些一元二次方程問題,可根據(jù)其特點(diǎn),采用整體處理的方法,不僅可避免復(fù)雜的計(jì)算,而且還達(dá)到了解決問題的目的。
例3 解方程3(x- )2=2x(x- ).
解析:本題的方法比較多,不過如果利用整體思想可大大地減少運(yùn)算量。把x- 作為一個整體,然后利用因式分解的方法進(jìn)行解答。
三、分類討論思想
我們在解答某些數(shù)學(xué)問題時,有時會遇到多種情況,需要對各種情況加以分類,并逐類求解,然后綜合得解,這就是分類討論法。分類討論是一種重要的解題策略,它體現(xiàn)了化整為零、積零為整的思想與歸類整理的方法。有關(guān)分類討論思想的數(shù)學(xué)問題具有明顯的邏輯性、綜合性、探索性,能訓(xùn)練人的思維條理性和概括性,所以在初中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中占有重要的位置。
在涉及到含有字母系數(shù)的一元二次方程時,經(jīng)常要用到分類討論思想。分類討論一般分為以下三步。第一步,根據(jù)題目需要確定分類討論的思想;第二步,針對討論對象進(jìn)行合理的分類討論;第三步,對分類討論結(jié)果進(jìn)行合并,綜合得出結(jié)論。從而獲得問題的解決方案。
例4 若0是關(guān)于x的方程(m-2)x2-3x+m2+2m-8=0的解,則實(shí)數(shù)m的值為 .
解析:根據(jù)題意,進(jìn)行分類,是解決本題的突破口.本題逆用方程解的定義可求得m的值,但要注意m的不同取值所得的方程解的情況也不同,故要分類討論。由題意,得m2+2m-8=0,解得:m=2,m=-4.
(1)當(dāng)m=2時,原方程變?yōu)?3x=0,解得x=0.
(2)當(dāng)m=-4時,原方程變?yōu)?6x2-3x=0,解得x=0,x=-2.
例5 當(dāng)a為何值時,關(guān)于x的方程(a+1)x2+2ax+a=0有實(shí)數(shù)根?
解析:方程“有實(shí)數(shù)根”包含“有一個實(shí)數(shù)根”和“有兩個實(shí)數(shù)根”,即方程既可以是一元一次方程,也可以是一元二次方程,故需分類討論:
(1)當(dāng)a+1≠0,即a≠1時,方程為一元二次方程。
因方程有實(shí)數(shù)根,所以(2a)2-4(a+1)·a≤0.解得a≤0.
所以,當(dāng)a≤0且a≠-1時,一元二次方程(a+1)x2+2ax+a=0有實(shí)數(shù)根。
(2)當(dāng)a+1=0,即a=-1時,方程為-2x-1=0.實(shí)數(shù)根為x=- .
綜上可知,當(dāng)a≤0時,方程(a+1)x2+2ax+a=0,有實(shí)數(shù)根。
四、方程思想
方程思想,是從問題的數(shù)量關(guān)系入手,運(yùn)用數(shù)學(xué)語言將問題中的條件轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型(方程、不等式、或方程與不等式的混合組),然后通過解方程(組)或不等式(組)來使問題獲解。有時,還實(shí)現(xiàn)函數(shù)與方程的互相轉(zhuǎn)化、接軌,達(dá)到解決問題的目的。笛卡爾的方程思想是:實(shí)際問題→數(shù)學(xué)問題→代數(shù)問題→方程問題。
方程思想在一元二次方程的解法中有著廣泛的應(yīng)用。如已知方程和方程的根,求方程中字母的值,運(yùn)用了方程思想;又如列方程解實(shí)際問題也充分體現(xiàn)了方程思想。列方程、解方程和研究方程的特性,都是應(yīng)用方程思想時需要重點(diǎn)考慮的。
例6 已知關(guān)于x的方程x2-px+q=0的兩個根分別是0和-2,則p和q的值分別是( ).
A.p=-2,q=0 B.p=2,q=0 C.p= ,q=0 D.p= ,q=0
解析:解答本題的關(guān)鍵是要明確方程的定義,因此,只需將方程的根0和-2代入原方程,得到一個關(guān)于p、q的方程組q=04+2p+q=0,再解這個新的方程組得到p=-2q=0即可。
例7 已知x2+y2+4x-6y+13=0,且x、y為實(shí)數(shù),求的yx值。
解析:本題圍繞一元二次方程,既考查了知識,又考查了能力。通過審題發(fā)現(xiàn)只需將等式的左邊改為兩個代數(shù)式和的形式,即(x+2)2+(y-3)2,再利用非負(fù)數(shù)的的性質(zhì)得到兩個方程x+2=0、y-3=0,解出x=-2,y=3后代入中求出答案即可。
數(shù)學(xué)思想是是數(shù)學(xué)解題的指南針,是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的方向盤。解題時恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用數(shù)學(xué)思想可使思路開闊,方法簡便快捷。提高一元二次方程的解題思維,可以對已學(xué)過實(shí)數(shù)、一元一次方程、因式分解、二次根式等知識加以鞏固,同時又為今后學(xué)習(xí)可化為一元二次方程的其它高元方程、一元二次不等式、二次函數(shù)等知識的打下基礎(chǔ)。只要真正理解這些數(shù)學(xué)思想,并在解題的過程中靈活應(yīng)用,就會在解決數(shù)學(xué)問題的過程中舉一反三,提高學(xué)習(xí)的效率,真正學(xué)會數(shù)學(xué),會學(xué)數(shù)學(xué)。
【參考文獻(xiàn)】
[1]全日制義務(wù)教育《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》.北京師范大學(xué)出版社
[2]鄧海勇,鄭陽芳.《淺談一元二次方次的幾種解法》.中國教育改革及教學(xué)研究,2009.3
[3]主編:薛金星.《高效學(xué)習(xí)法——九年級數(shù)學(xué)上》.北京教育出版社,2012.4
(作者單位:江蘇省靖江外國語學(xué)校)