天津市海河中學 天津 300000
高中生在學習數(shù)學的過程中,數(shù)學知識的學習是基礎,掌握好數(shù)學思想是學習的關鍵。數(shù)學思想是學習數(shù)學的重要工具,能夠為數(shù)學解題提供更加清晰的思路,提高學生的學習成績。轉換法是一種基本的數(shù)學思想,其通過有效的轉換,將未知轉換為已知,并將復雜的問題轉換為簡單的問題,這對于解題而言十分關鍵?;诖耍瑢Ω咧袛?shù)學解題中轉換法的運用進行研究,具有十分現(xiàn)實的意義。
數(shù)學是一門極其嚴謹?shù)膶W科,同時邏輯性也比較強,很多問題在解答時不能夠依靠主觀思維,必須借助轉換思維。在高中數(shù)學的解題過程中,我們往往會遇到很難按照順序直接解答的題目,這就需要我們對題目進行詳細的分析,利用類比推理、聯(lián)想等方法,將問題進行變形轉換,將原有的問題簡單化,并利用所學過的知識點來求解,這種解題的方法就被稱為轉換法,它是高中數(shù)學中十分重要的轉換思想??梢哉f,除了一些直觀解答的題目,大多數(shù)題目都可以利用轉換法來進行解答。當然,將轉換法運用到高中數(shù)學的解題過程中,必須要堅持一定的原則,具體包括:第一,熟悉原則。我們需要將比較陌生的問題,通過有效的轉換,轉變?yōu)樽约核煜さ膯栴},這樣才能夠用熟悉的知識與解題方法進行解答。第二,和諧原則。一些數(shù)學習題比較特殊,可以通過轉換法,將條件或者結論進行轉換,讓其表現(xiàn)形式變得更加和諧,或者通過對命題進行轉換,使其更加符合一般的思維規(guī)律。第三,物極必反原則。很多數(shù)學問題從正面思考很難得以解決,而轉換思維,從反面出發(fā),反而能夠有效解答。第四,直觀原則。一些抽象的數(shù)學問題,可以轉換成直觀的問題。第五,簡單化原則。復雜的問題都是由幾個簡單的問題組合而成的,而利用轉換法則能夠將復雜的問題簡單化,為解題提供依據(jù)[1]。
這種轉換形式一般在解析式化簡求解、方程或不等式變形求解、函數(shù)與方程相互轉換等問題中較為常見。
例如:求解(x2-5x+2x+2+1)÷x2-4x2+4x+4,其中x=2+3,求原式的解。
解:(1)(x2-5x+2x+2+1)÷x2-4x2+4x+4,
=(x2-5x+2x+2+x+2x+2)÷x2-4x2+4x+4,
=x2-4x+4x+2÷x2-4x2+4x+4,
=(x-2)2x+2×(x+2)2(x+2)(x-2),
=x-2
當x=2+3時,原式=2+3-2=3。
這種轉換方式主要運用于平面或空間幾何的問題中,通過折疊、分隔、補形、展開以及做輔助線等方式,將立體圖形的問題轉換為平面問題,降低解題的難度。這種轉換方式在初中數(shù)學求面積、體積中十分常見。
數(shù)形轉換是高中數(shù)學解題過程中運用轉換法的重點,通常是根據(jù)函數(shù)與圖像關系、復數(shù)與運算之間的幾何意義,在方程概念和幾何曲線之間進行有效的轉換。通常情況下,數(shù)形轉換包括兩個重要方面:其一,數(shù)中構形。很多數(shù)學問題看似是代數(shù)問題,但是對題目進行幾何分析,就可以看出其具有某種幾何意義,抓住數(shù)形之間的聯(lián)系,可以將代數(shù)問題轉換為幾何問題,從而使學生可以更加直觀地看出問題所在[2]。這些題目一般以選擇題、填空題居多,過程十分簡單。其二,在形中尋數(shù)。在解答幾何問題或者函數(shù)圖像的問題時,我們可以利用二者關系,列出數(shù)量關系式,從而將幾何問題轉化為代數(shù)問題進行解答。例如,在函數(shù)題目的學習過程中,對于一些需要畫出函數(shù)圖形的題目,我們可以利用函數(shù)方程式,將函數(shù)配成頂點式以及交點式,從而使其能夠更加直觀地表示函數(shù)圖像與x軸的交點、頂點,從而迅速地畫出函數(shù)圖像。
如:求下列二次函數(shù)的圖像與x軸的交點的坐標。
(1)y=x2+6x+9;
(2)y=9-4x2;
(3)y=(x+1)2-9。
解:(1):y=x2+6x+9
=(x+3)2
=[x-(-3)]2
函數(shù)圖像與x軸有一個交點,這個交點是函數(shù)的頂點,坐標為(-3,0);
(2):y=9-4x2,將其配成交點式
原式 =-4[x2-(9/4)]
=-4[x+(3/2)][(x-(3/2)]
=-4[x-(-3/2)][x-(3/2)]
函數(shù)圖像與x軸的交點坐標為(-3/2,0)和(3/2,0);
(3):y=(x+1)2-9,將其配成交點式
原式=[(x+1)+3][(x+1)-3]
=(x+4)(x-2)
=[x-(-4)](x-2)
函數(shù)圖像與x軸的交點坐標為(-4,0)和(2,0)。
轉換法是一種解題方法,同時轉換也是一種數(shù)學思想,轉換要素包括目標、對象以及途徑。這就需要我們在運用轉換法的過程中,首先要明確轉換的對象,同時對轉換的目標進行合理設計,選擇適當?shù)霓D換途徑。其中,設計轉換目標是關鍵問題,具體來說,需要結合所學的基礎數(shù)學知識、方法,再加上一些固定的問題作為依據(jù),將問題轉換為具有明顯規(guī)律性的問題。轉換方法使用正確與否關系到轉換工作能否完成,所以我們必須保證轉換過程的規(guī)范性[3]。
轉換法包括不等價轉換以及等價轉換,其中等價轉換為高中數(shù)學階段較為常見的形式。所謂的等價轉換指的是將原有命題轉換為新的命題,兩個命題之間必須具有充分必要條件,能夠相互推導。尤其是在分式、不等式的求解過程中,如果等價性被破壞,那么其所得出的不等式解集必定是錯誤的[4]。
在高中數(shù)學的解題過程中,我們經(jīng)常會遇到一題多解的情況,對于這類問題,我們需要對多個解題方法進行對比,找出最優(yōu)的解題方法。高考的數(shù)學考試有規(guī)定的時間,這就要求我們必須提高解題的速度,如果在學習中只會一種轉換方案,那么在遇到新的題型后我們往往會手忙腳亂,很難提高解題的效率。轉換的多元化,則能使我們迅速地找到有效的轉換方式[5]。
綜上所述,解題是高中數(shù)學學習的重點,也是高中生利用數(shù)學知識解決實際問題的關鍵所在。有效地利用轉換法,能夠將復雜的問題轉換為簡單問題,將抽象問題簡單化處理??梢哉f,轉換法是高中數(shù)學解題中運用的較為廣泛的方法,在具體運用的過程中,我們必須合理地掌握運用原則,避免盲目轉換,平時也要多進行轉換解題的練習,從而提高我們的解題能力。