數(shù)學(xué)思想方法是數(shù)學(xué)概念、理論的相互聯(lián)系和本質(zhì)所在,是對數(shù)學(xué)規(guī)律的理性認(rèn)識和本質(zhì)體現(xiàn)。數(shù)學(xué)思想方法的教學(xué)是我們數(shù)學(xué)教學(xué)中所要探討的一個重要問題。學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中掌握了數(shù)學(xué)思想方法,既可以提高理論水平,又可以用它指導(dǎo)做題實踐。筆者認(rèn)為《數(shù)列》教學(xué)中只有重視“數(shù)學(xué)思想方法”的挖掘與運用,讓學(xué)生站到思想的高度去認(rèn)識數(shù)列的本質(zhì),才有利于學(xué)生學(xué)好數(shù)列知識。
一、函數(shù)與方程的思想
函數(shù)與方程的思想是指用函數(shù)的概念、性質(zhì)、圖像去分析問題、轉(zhuǎn)化問題和解決問題的一種重要的思維方式,是很重要的數(shù)學(xué)思想。它就是用運動、變化的觀點,分析、研究某具體問題中的一些相互制約的變量,通過建立函數(shù)關(guān)系來研究這些變量之間的相互制約、相互聯(lián)系的特點,最后使問題獲得解決。
例1.等差數(shù)列{an}中,a1<0,S9=S12,求數(shù)列前多少項和最小。
解法一:由S9=S12,得9a+■d=12a1+■d,得3a1=-30d,d=-■a1,∵a1<0∴d>0,∴Sn=na1+■n(n-1)d=■dn2-■dn=■(n-■)2-■d∵d>0∴Sn有最小值,又∵n∈N*,∴n=10或n=11時,Sn取最小值,最小值為-55d,即S10或S11最小,且S10=S11=-55d
解法二:由解法一知,d=-■a1>0,又∵a1<0,∴數(shù)列{an}為遞增數(shù)列。令an≤0an+1>0即a1+(n-1)d≤0a1+nd>0?圯a1+(n-1)(-■a1)≤0a1+n(-■a1)>0?圯1-■(n-1)≥01-■n<0?圯10 ∴數(shù)列的前10項均為負(fù)值,a11=0,從第12項起為正值。 ∴n=10或11,Sn取最小值。 解法三:∵S9=S12,∴a10+a11+a12=0,∴3a11=0,a11=0 又∵a1<0 ∴數(shù)列為遞增數(shù)列。 因此,數(shù)列的前10項均為負(fù)值,a11=0,從第12項起為正值 ∴當(dāng)n=10或11時,Sn取最小值。 點評:在解決數(shù)列問題時,可以把數(shù)列看作特殊的函數(shù),本題以函數(shù)思想為指導(dǎo),以數(shù)列知識為工具,考查了數(shù)列的最值問題。 二、分類討論思想 分類討論思想體現(xiàn)了化整為零、積零為整的思想與歸類整理的方法。進行分類討論時,我們要遵循的原則:分類的對象是確定的,標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一,不遺漏,不重復(fù),科學(xué)的劃分,分清主次,不越級討論,最主要的是“不重不漏”。在數(shù)列中需要進行的分類討論主要有以下三個方面:①涉及等比數(shù)列的前n項和公式時注意對公比的討論;②求前n項和公式時,要注意對n的奇、偶數(shù)的討論;③對數(shù)列中涉及絕對值時或其他參數(shù)時,要注意相應(yīng)內(nèi)容的討論等。 例2.數(shù)列{an}中,a1=8,a4=2,則滿足an+2-2an+1+an=0(n∈N*) (1)求數(shù)列{an}的通項公式 (2)設(shè)Sn=a1+a2+…an,求Sn 解答:(1)因為an+2-2an+1+an=0,所以an+2-an-1=an+1-an(n∈N*),即數(shù)列{an}是等差數(shù)列,設(shè)其公差為d,又a1=8,a4=2,即a1+3d=2,從而d=-2,于是an=10-2n (2)由an=10-2n≥0an+1=10-2(n+1)<0 解得4 當(dāng)n≤5時,Sn=a1+a2+…+an=■=-n2+9n; 當(dāng)n>5時,Sn=a1+a2+…+a5-(a6+a7+…+an)=2(a1+a2+…a5)-(a1+a2+…+an)=n2-9n+40 點評:分類討論思想是高中數(shù)學(xué)中最重要的思想方法之一,它涉及的范圍很廣,每年都是高考必考的思想方法。2013年浙江高考理科數(shù)學(xué)第18題就考到了此類問題。 三、化歸與轉(zhuǎn)化的思想 等價轉(zhuǎn)化就是將研究對象在一定條件下轉(zhuǎn)化并歸結(jié)為另一種研究對象,使之成為大家熟悉的或容易解決的問題,這是解決數(shù)列問題重要方法。 例3.已知數(shù)列{an}中an=■,則該數(shù)列的前50項中最大的項數(shù)是_____ 解析:根據(jù)函數(shù)的斜率知識即考慮點(n,n)與點(■,■)的斜率,畫圖可知答案為9。 點評:化歸是一種探尋問題本質(zhì)的過程,這也是我們能脫離“題海戰(zhàn)術(shù)”,提高一點解題能力的有效策略,例3把數(shù)列問題化歸為函數(shù)問題解決,大大降低了此題解決的難度。通項所具有的特性就是數(shù)列中每一項所具有的特性,這是數(shù)列的本質(zhì)特征,為此,對通項化歸是研究數(shù)列問題的一種重要思想方法。 四、整體思想 整體思想,就是在研究和解決相關(guān)數(shù)學(xué)問題時,通過研究問題的整體形式、整體結(jié)構(gòu)、整體特征,從而對問題進行整體處理的解題方法,從整體上認(rèn)識問題、思考問題,常常能化繁為簡,變難為易,同時又能培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性、敏捷性。 例4.已知a1=3,an+1=5an+4,求數(shù)列{an}的通項公式 解答:由an+1=5an+4,得an+1=5(an+1) 即■=5 ∴數(shù)列{an+1}是以a1+1=4為首項,5為公比的等比數(shù)列 ∴an+1=4·5n-1 ∴an=4·5n-1-1 點評:本題是把an+1看成一個整體構(gòu)造成一個等比數(shù)列,從而使本題處理起來十分簡單。 五、性質(zhì)思想 等差數(shù)列和等比數(shù)列是兩種特殊的數(shù)列,它們有許多典型的性質(zhì)。對這兩種數(shù)列的項的研究,既可以從定義出發(fā),也可以從性質(zhì)出發(fā)。由于性質(zhì)是數(shù)列所蘊含特性的一種本質(zhì)揭示,因此,從性質(zhì)出發(fā)去研究常常可以使問題更加簡化。 例5.在等差數(shù)列{an}中,若a4+a6+a8+a10+a12=120,則a9-■a11= 分析:由{an}是等差數(shù)列,得a4+a12=a6+a10=2a8, 所以a4+a6+a8+a10+a12=5a8=120,解得a8=24, 于是a9-■a11=(a8+d)-■(a8+3d)=■a8=16 點評:以上用到了等差數(shù)列的兩個性質(zhì):(1)若i+j=p+q(i,j,p,q∈N*),則ai+aj=ap+aq;(2)an=am+(n-m)d(n>m,m,n∈N*)。 (作者單位 浙江省武義第三中學(xué)) ?誗編輯 薄躍華