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(黃岡中學北京朝陽學校)
數(shù)學作為一門研究數(shù)量關(guān)系和空間圖像的重要學科,是將社會規(guī)律和自然規(guī)律結(jié)合的一種有效工具和語言。數(shù)形結(jié)合利用了數(shù)量與圖形之間特有的關(guān)系,將數(shù)量與圖形相互轉(zhuǎn)換,將抽象和模糊的問題變得具體和實際,化復(fù)雜為簡單,是一種簡化問題的數(shù)學思想方法。
一般來說,初中階段涉及的數(shù)學知識較為抽象,學生對于完全理解這類知識難免有一些困難。在初中數(shù)學教學中,教師應(yīng)當注重數(shù)量與圖形的結(jié)合問題,使學生得以更為直觀地理解這一類知識點,更加清晰地分析題目所給出的條件,尋找到正確而簡潔的解題思路,逐漸培養(yǎng)自己的邏輯思維能力和空間想象能力。這樣的方法能夠激發(fā)學生對數(shù)學的興趣,并且大大提高學生的解題能力。
通俗而言,數(shù)形結(jié)合就是代數(shù)與幾何相結(jié)合,這在初中數(shù)學中無處不見。
1.有理數(shù)中蘊含數(shù)形結(jié)合思想
有理數(shù)的加法法則、乘法法則都是通過數(shù)字結(jié)合圖形總結(jié)歸納出來的,每一個有理數(shù)都可以在數(shù)軸上找到相對應(yīng)的點,因此,比較兩個有理數(shù)的大小,實際上是通過這兩個有理數(shù)在數(shù)軸上對應(yīng)點的位置來比較的。又比如絕對值、相反數(shù)是通過數(shù)軸上的點到原點的距離來表述的。
2.不等式蘊含數(shù)形結(jié)合思想
在“一元一次不等式和一元一次方程不等式組”的教學中,由于學生對于不等式組理解不深刻,通常把不等式解集代入到數(shù)軸中幫助學生理解,使學生直觀地理解“不等式有無數(shù)個解”這一概念。
3.函數(shù)蘊含數(shù)形結(jié)合思想
許多學生對函數(shù)的概念不清楚,并且對函數(shù)這一知識點的理解十分模糊,因此,教師通常把一次函數(shù)表達式y(tǒng)=kx+b帶入到直角坐標系中理解。事實上,把函數(shù)放到直角坐標系中,絕大部分函數(shù)題能夠得到解決,而且學生對于數(shù)學的理解會變得更加深刻。
4.應(yīng)用題蘊含數(shù)形結(jié)合思想
在解答初中數(shù)學的行程問題、工程問題、統(tǒng)計問題的時候,都可以畫出相應(yīng)的示意圖,來表示相互之間的關(guān)系,直觀、形象,而且一目了然。
1.以數(shù)解形,進行精確分析
在初中數(shù)學中,圖形直觀是“形”的一大優(yōu)點,可是“形”也有不逮之處,有時候直接觀察簡單的圖形卻看不出規(guī)律,這時候就需要用代數(shù)來分析計算。
例1.求直線y=2x-2與拋物線y=x2+3x-2的交點坐標。
通過分析本題,可以在直角坐標系中大概畫出該直線與拋物線的圖像,并發(fā)現(xiàn)它們的交點,卻無法準確求出交點的坐標,圖形簡潔直觀,卻并不精確。這時,我們便可以借助“數(shù)”,交點的坐標同時滿足直線和拋物線,我們便可以把交點的橫坐標和縱坐標當作直線和拋物線方程組的解,這就是以數(shù)解形。
2.以形助數(shù),思路變得直觀
從例題1中,我們可以體會到當“數(shù)”與形相結(jié)合時效果驚人,“形”具有直觀、形象的特點,并且能將復(fù)雜的思維簡便地表達出來,將枯燥無味的數(shù)學理論用圖形表達出來,使枯燥的數(shù)學理論變得更具有趣味性,也讓學生做題時的思路變得十分直觀。當我們遇到非常復(fù)雜的題目而束手無策時,便可以將形的問題合理地轉(zhuǎn)化為數(shù)的問題,把圖形的位置關(guān)系具體地轉(zhuǎn)化為數(shù)量關(guān)系,再對所得數(shù)量關(guān)系進行分析和計算。
例2.解不等式x-1≥-x2+2x+1
分析:在面對二次函數(shù)不等式時,初中學生常常感到困惑,為此我們可以用圖像法來解決此類問題。令y1=x-1,y2=-x2+2x+1,然后在同一坐標系中畫出函數(shù)y1和y2的圖像,函數(shù)y1在y2圖像上方對應(yīng)的范圍就是此不等式的解集,因此解此不等式需要先求出函數(shù)y1和y2的交點(2,1),(-1,-2),然后觀察圖像,得出結(jié)論:x≥2或x≤-1。
3.數(shù)形變換,思維更加清晰
無論以數(shù)解形還是以形助數(shù),都充分地向我們展示了數(shù)形結(jié)合的優(yōu)勢,其實我們在解決實際問題時,許多的數(shù)學問題普遍能運用到數(shù)形結(jié)合。當然,我們要做到的不僅僅是以數(shù)解形或是以形助數(shù),而是需要靈活地轉(zhuǎn)換二者,學會靈活變通,理解題意,才可以有效地運用數(shù)形結(jié)合,將數(shù)學問題化難為易,拓展解題思路,找到便捷有效的解題方法,提高解題效率。
數(shù)形貫穿了初中數(shù)學的兩條主線,也就是數(shù)量和圖形,數(shù)形結(jié)合不僅幫助學生提高學習效率,還提高了學生對學習數(shù)學的興趣。不論是從數(shù)到形,還是從形到數(shù),無一不需要學生具備代數(shù)運算、圖形轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)和習慣。妙用數(shù)形結(jié)合解題,能讓抽象的問題具體化、復(fù)雜的問題簡單化、粗略的問題精確化,從而拓寬思維范疇,讓解題思路更清晰。