凌佳麗
(江蘇省蘇州市吳江區(qū)平望中學(xué),江蘇 蘇州)
宇宙或由數(shù)學(xué)統(tǒng)治,數(shù)學(xué)充斥著自然界的角角落落,數(shù)學(xué)在中學(xué)教育體系中的重要性不言而喻,更是中高考重點(diǎn)考查科目之一。數(shù)學(xué)是思維的體操,數(shù)學(xué)教學(xué)是數(shù)學(xué)思維活動的教學(xué)。學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)思維過程及數(shù)學(xué)思維成果,可以說數(shù)學(xué)思維是動的數(shù)學(xué),數(shù)學(xué)知識本身是靜的數(shù)學(xué),兩者辯證統(tǒng)一。
高三備考,地毯式搜索大量習(xí)題,高強(qiáng)度訓(xùn)練,盡顯思維定式優(yōu)劣。思維定式本是心理學(xué)概念,指人們在認(rèn)識事物時,由一定的心理活動所形成的某種思維準(zhǔn)備狀態(tài),影響或決定同類后繼思維活動的趨勢或形成。環(huán)境不變時,思維定式使人應(yīng)用已掌握的方法迅速解決問題,在情況發(fā)生變化時則會妨礙人采用新的方法,即,消極的思維定式是束縛創(chuàng)造性思維的枷鎖。
笛卡爾說:“我解決過的每一個問題都成為日后用以解決其他問題的法則。”不可否認(rèn)思維定式有其積極方面。在高一、高二數(shù)學(xué)新課教學(xué)中,由于課程緊,總是刻意突出本節(jié)內(nèi)容重要性和某種方法的優(yōu)越性,搭配習(xí)題予以鞏固,便容易形成解決某類問題時總采用對應(yīng)固定方法的思維定式。在一定程度上為高三復(fù)習(xí)奠定解題能力基礎(chǔ)。導(dǎo)數(shù)問題常見“恒成立”,常用方法是“函數(shù)含參討論”和“參變分離”。
例 1.二次函數(shù) g(x)對?x 滿足 g(x-1)+g(1-x)=x2-2x-1,(m∈R,x>0),若?x>0 使lnx>0時-2m≥t(x)min=2e;lnx=0時無解;lnx<0時t(x)在(0,1)遞減且t(x)<0,x→0時t(x)→0;x→1時t(x)→∞,故-2m<0,綜上即得答案。
這類問題的解決方法較固定,很難下定論哪種簡便哪種應(yīng)用廣。具體操作中,也各有需謹(jǐn)慎之處。前者分類依據(jù)恰到好處是關(guān)鍵,后者在分離時需要留意系數(shù)的符號,如何才能運(yùn)用得得心應(yīng)手就需要多練、多思、多總結(jié)。
例2.函數(shù)f(x)=x|x2-a|,若存在x∈[1,2]使f(x)<2,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為 。
變式:定義在區(qū)間D上的函數(shù)f(x),若存在正整數(shù)k使不等式恒成立,則稱f(x)為D(k)型函數(shù)。設(shè)函數(shù)f(x)=a|x|,定義域D=[-3,-1]∪[1,3],若f(x)是D(3)型函數(shù),則實(shí)數(shù)a的取值范圍為__________________。
兩題解法相似,去絕對值分離變量轉(zhuǎn)化為恒成立問題。x|x2-a|<2 在 x∈[1,2]上有解且 a<(x2+變式對?x∈[-3,-1]∪[1,3] 恒成立,a>且f(x)≤0成立,求實(shí)數(shù)m的取值范圍。
思維定式可在一定情況下迅速鎖定解題方法,如例1是函數(shù)含參討論,避免了分離變量時對系數(shù)符號的討論,例2則是參變分離,這在實(shí)際教學(xué)中都得到了確切反饋。解決大部分類似問題時,思維定式作用下提升解題速度,確保正確率,把新奇的解題方法掛在嘴邊,不如把常規(guī)的解題方法記在心里,說的是“思維定式”的優(yōu)勢力。
在數(shù)學(xué)的天地里,重要的不是我們知道什么,而是我們怎么知道什么。當(dāng)我們遇到一個數(shù)學(xué)問題時,這個問題可能“似曾相識”,它的解決方法也是信手拈來,但在解題過程中總有某些“特殊之處”會成為羈絆。
像例3,有部分恒成立問題只能采取函數(shù)含參討論?!胺诸愑懻摗笔秦灤└咧袛?shù)學(xué)的基本能力與思想方法,分而治之,各個擊破,綜合歸納。化整為零,在局部討論時降低難度。事實(shí)上是參變分離也難免分類討論,這是考查學(xué)生綜合能力的有效工具。
aex≥(a+2)令導(dǎo)函數(shù)復(fù)雜,并未隨求導(dǎo)次數(shù)增加而簡化。分離變量a(xex-2x+1)≥4x-2),φ(x)=xex-2x+1(x>0),φ′(x)=ex(x+1)-2,(φ′(x))′=ex(x+2)>0,φ′(x)在(0,+∞)遞增,φ′(0)=-1,φ′(1)>0 存在唯一 x0∈(0,1)使φ′(x0)=0,φ(x)在(0,x0)遞減,在(x0,+∞)遞增,φ′(x0)=0即令
本例與例3相反,只能參變分離,解答思路清晰但過程繁瑣,兩次構(gòu)造新函數(shù)。第一次構(gòu)造φ(x),兩次求導(dǎo),在導(dǎo)函數(shù)零點(diǎn)不可求的情況下判斷單調(diào)性,如此迂回僅是為了分離變量而判斷因式符號;第二次構(gòu)造u(x),雖然求一次導(dǎo)數(shù)就完成作答,但u(x)的結(jié)構(gòu)表象易導(dǎo)致止步不前。上述解法考查能力要求較高。在研究函數(shù)性質(zhì)特點(diǎn)(主要單調(diào)性)時,通過求導(dǎo)進(jìn)行分析,按題目特點(diǎn),必要時進(jìn)行二次求導(dǎo),通過導(dǎo)函數(shù)研究原函數(shù),或從導(dǎo)函數(shù)中抽取部分函數(shù),構(gòu)造新函數(shù),再求導(dǎo)研究函數(shù)性質(zhì)。無論題型如何變化,根本點(diǎn)即“導(dǎo)函數(shù)正負(fù)決定原函數(shù)增減”,這便是思維定式靜之余的靈動部分。解答過程的繁瑣不禁使人思考,有更加理想的變量分離方式嗎?
aex≥(a+2)中取特值令都是參變分離,后者解法大幅簡化,先是取特值縮小參數(shù)范圍,同時也為分離變量確定符號,接著構(gòu)造h(x),結(jié)構(gòu)上比u(x)簡便,不至于望而生畏。此例一方面鞏固了解決恒成立問題的兩種常規(guī)解法的思維定式,先按“直覺”擇其一解答,能解題最好,否則迅速跳轉(zhuǎn)他法,切不可止步于此;另一方面衍生了新的思維定式,即在參變分離時,不必糾結(jié)于“單個”的參數(shù),只要參數(shù)與變量“分開”即可,分離的目的在于離開參數(shù)后的新函數(shù)盡可能簡便易操作。此外在很多恒成立問題中,通過“取特值”放縮參數(shù)范圍往往會帶來便捷,如得到有用條件、適當(dāng)減少分類討論的情況等,這些都可在諸多習(xí)題中加以嘗試,多多領(lǐng)悟,舉一反三。
不要放過任何一道看上去很簡單的例題,它們往往并不那么簡單,或者可以引申出很多知識點(diǎn)。在充分發(fā)揮“思維定式”優(yōu)勢力的同時,也要注意克服“思維定式”的負(fù)面影響,提出某種方法、模式的使用條件與局限性,當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)因思維定式產(chǎn)生的錯解時,應(yīng)通過比較正解與錯解,幫助學(xué)生從思維定式的封閉圈中走出來。數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是不斷揚(yáng)棄的過程,思維定式利弊共存,靜的是諸多解題手段,動的是不斷流淌的思維,靜與動相結(jié)合,才能使好“思維定式”這把雙刃劍。