陳麗芳
構(gòu)造法是一種富有創(chuàng)造性的解題方法,他很好地體現(xiàn)了數(shù)學(xué)中發(fā)現(xiàn)、類比、化歸的思想,也滲透著猜想、試驗(yàn)、探索、歸納、概括、特殊化等重要的數(shù)學(xué)方法,對(duì)培養(yǎng)多元化思維和創(chuàng)新精神,豐富我們的想象力,提高我們分析問題和解決問題的能力大有裨益。
那么,如何去構(gòu)造呢?構(gòu)造法的內(nèi)涵相當(dāng)豐富,他以廣泛抽象的普遍性與現(xiàn)實(shí)問題的特殊性為基礎(chǔ),針對(duì)具體問題的特點(diǎn)而采用相應(yīng)的解決辦法。因此,在解題的過程中就要就學(xué)生思路開闊、觀察細(xì)微、思維靈活、勇于創(chuàng)新,變抽象為具體、陌生為熟悉,使問題得到巧妙解決。
一般來說用構(gòu)造法解題有如下幾個(gè)步驟:①觀察、分析題目的條件和結(jié)論,有時(shí)要對(duì)條件和結(jié)論作適當(dāng)變形。②聯(lián)想熟悉的與已知條件或結(jié)論有關(guān)聯(lián)的數(shù)學(xué)模式。③構(gòu)造心得數(shù)學(xué)模式。④用構(gòu)造出的數(shù)學(xué)模式溝通解題思路,解決原問題。
常用于構(gòu)造法的數(shù)學(xué)模式有函數(shù)、方程、恒等式、圖形、配對(duì)式、不等式、中介媒體等,還有一些特殊的如反例、特例、等價(jià)命題等模式。其中尤以前四種應(yīng)用最為廣泛。下面我們就這幾個(gè)方面選幾例來說明。
一、構(gòu)造函數(shù)
通過構(gòu)造適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)模型,運(yùn)用函數(shù)的性質(zhì)來化解問題,可以解決許多不等式和代數(shù)式的求值問題。
例1:(第七屆美國(guó)奧賽試題)已知a、b、c、d、e是滿足a+b+c+d+e=8, a2+b2+c2+d2+e2=16的實(shí)數(shù),試確定e的最大值.
分析:觀察條件a+b+c+d+e=8, a2+b2+c2+d2+e2可以聯(lián)想到:
(x-a)2+(x-b)2=2x2-2(a+b)+a2+b2,因此可以構(gòu)造函數(shù)y=(x-a)2+(x-b)2+(x-c)2+(x-d)2.
二、構(gòu)造方程
構(gòu)造方程,考慮應(yīng)用韋達(dá)定理或其他方法構(gòu)造出系數(shù)含有該變量的一元二次方程,然后用判別式證明:
例2:(2007《數(shù)學(xué)周報(bào)》杯全國(guó)初中數(shù)學(xué)競(jìng)賽試題)實(shí)數(shù)a、b、c滿足a≤b≤c,且ab+bc +ca=0,abc=1,求最大的實(shí)數(shù)k,使得不等式|a+b|≥k|c|恒成立。
分析:由已知條件可得聯(lián)想到一元二次方程。
解:構(gòu)造一元二次方程,有已知可知c>0,,解得,∴(當(dāng) 時(shí)取等號(hào))所以最大實(shí)數(shù)k=4.
三、構(gòu)造恒等式
需要我們?cè)谄綍r(shí)的積累,在看到題目時(shí)能聯(lián)想到熟悉的恒等式。
例3:(1990年全國(guó)初中數(shù)學(xué)聯(lián)賽試題)若方程(x-a)(x-8)-1=0有兩個(gè)整數(shù)根,求a的值。
分析:有已知可構(gòu)造恒等式(x-x1)(x-x2)。
四、構(gòu)造圖形
即數(shù)形結(jié)合的方法,當(dāng)求證的結(jié)論或條件有較明顯的幾何意義時(shí),應(yīng)用構(gòu)造圖形法,往往能夠快捷地解決問題,同時(shí)也需要有對(duì)式子的敏感。
例4:已知a、b、c>0,滿足關(guān)系式,a2+b2=c2,求證:an+bn 分析:條件a2+b2=c2的幾何意義為一個(gè)直角三角形的三邊,構(gòu)造一個(gè)直角三角形. 五、構(gòu)造配對(duì)式 例5:(西安交通大學(xué)少年班入學(xué)試題)求比大的最小整數(shù)。 分析:如直接計(jì)算,是非常困難的,一般對(duì)這類題目條件,都是運(yùn)用配對(duì)法,即構(gòu)造。 六、構(gòu)造不等式 例6:(2006年《新知杯》上海市初中數(shù)學(xué)競(jìng)賽試題)已知n(n>1)個(gè)整數(shù)(可以相同a1,a2,…,an滿足a1+a2+…+an=a1a2…an=2007。求n的最小值。 分析:條件中的a1,a2,…,an是無差別的,因此我們可以構(gòu)造不等式a1+a2+a3≤a1+a1+a1,使a1,a2,a3 有差別。 由以上例題可知,若從構(gòu)造的方法來分析,有分析題設(shè)或結(jié)論的本身特征、找與題設(shè)或結(jié)論有必然聯(lián)系的模式、聯(lián)想與題設(shè)或結(jié)論有相似的結(jié)構(gòu)模式、挖掘題設(shè)或結(jié)論的幾何意義、將題設(shè)或結(jié)論與相關(guān)的命題進(jìn)行類比構(gòu)造等方法。這些方法從以上的例題中都能體現(xiàn)出來:①分析題設(shè)或結(jié)論的本身特征。有些題的題設(shè)或結(jié)論中隱含著問題的本質(zhì)特征,需要結(jié)合其特征去構(gòu)造。②找與題設(shè)或結(jié)論有必然聯(lián)系的模式。對(duì)于有些關(guān)于自然數(shù)的不等式問題,與數(shù)列有著密切的聯(lián)系,這時(shí)可構(gòu)造有關(guān)數(shù)列模式,利用其單調(diào)性解決。③聯(lián)想與題設(shè)或結(jié)論有相似的結(jié)構(gòu)模式。這里用到比較多的有與韋達(dá)定理相似的結(jié)構(gòu)、與判別式相似的結(jié)構(gòu)。④將題設(shè)或結(jié)論與相關(guān)的命題進(jìn)行類比構(gòu)造。有些題目的條件中,我們會(huì)看到一些熟悉的味道,但卻不一樣的條件,這時(shí)要抓住這種熟悉來思考。 從上述可以看出,優(yōu)美、自然的構(gòu)造法常常是建立在我們已有的知識(shí)基礎(chǔ)之上的,它生成于認(rèn)知結(jié)構(gòu)的最頂端,不僅能使學(xué)生強(qiáng)烈地感受到數(shù)學(xué)的美妙以及構(gòu)造法的神奇,而且能夠使得學(xué)生激發(fā)起探索的意識(shí)和創(chuàng)新的欲望,如果能夠恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用構(gòu)造法解題,可以突破思維的常規(guī),使思路變得簡(jiǎn)潔、明快、精巧、靈活,可謂好處多多,因此在平時(shí)的教學(xué)或競(jìng)賽培訓(xùn)中,加強(qiáng)構(gòu)造性思維的訓(xùn)練,對(duì)豐富學(xué)生的想象,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力,無疑是有十分重要的作用。 參考文獻(xiàn): [1]張貴余.構(gòu)造法解競(jìng)賽題[J].中學(xué)生數(shù)理化,2008. [2]談躍年.靈活運(yùn)用構(gòu)造法解競(jìng)賽題[J].數(shù)理化學(xué)習(xí),2008.