☉江蘇省海安高級(jí)中學(xué) 景 君
“數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理、數(shù)學(xué)建模、直觀想象、數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)據(jù)分析”是高中數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的主要方面,這些素養(yǎng)之間既相互獨(dú)立,又相互交融,形成一個(gè)有機(jī)、和諧的整體.但如何正確引導(dǎo)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與發(fā)展呢?我們可以直接通過具有導(dǎo)向意義的高考真題來展示.下面結(jié)合2018年高考數(shù)學(xué)真題,就數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的考查進(jìn)行實(shí)例剖析.
數(shù)學(xué)抽象主要涉及的內(nèi)容:從數(shù)學(xué)數(shù)量與數(shù)量關(guān)系、圖形與圖形關(guān)系中抽象出數(shù)學(xué)概念及概念之間的關(guān)系,進(jìn)而從事物的具體背景中抽象出一般規(guī)律和結(jié)構(gòu),用數(shù)學(xué)語言予以表征,用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行處理.
例1(2018年全國(guó)卷Ⅱ)已知f(x)是定義域?yàn)椋?∞,+∞)的奇函數(shù),滿足f(1-x)=f(1+x).若f(1)=2,則f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)=().
分析:結(jié)合抽象函數(shù)的基本性質(zhì)與關(guān)系式,通過奇函數(shù)的性質(zhì)、周期函數(shù)等來轉(zhuǎn)化與處理,再直接利用函數(shù)的基本性質(zhì)來切入,從而得以求解.
解:由于f(x)是奇函數(shù),則f(x)+f(-x)=0,且滿足f(1-x)=f(1+x),則有f(x+1)=f(1-x)=-f(x-1),令x=t+1,則-f(t)=f(t+2),-f(t+2)=f(t+4),故f(t)=f(t+4),即f(x)=f(x+4),可得f(x+4)=-f(x+2)=f(x),所以f(x)的周期T為4.
結(jié)合f(x+1)=-f(x-1),f(1)=2,可得f(3)=-f(1)=-2,而f(2)=f(-2)=-f(2),可得f(2)=0,則有f(4)=-f(2)=0,則有f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=0.
所以f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)=12×0+f(49)+f(50)=f(1)+f(2)=2.
故選C.
點(diǎn)評(píng):本題結(jié)合抽象函數(shù)的基本性質(zhì)與關(guān)系式,通過奇函數(shù)的性質(zhì)、周期函數(shù)等來轉(zhuǎn)化與處理,直接利用函數(shù)的基本性質(zhì)作為切入點(diǎn)進(jìn)行求和.
邏輯推理主要涉及兩類問題:一類是從特殊到一般的推理,其邏輯推理形式主要有歸納、類比等;一類是從一般到特殊的推理,其邏輯推理形式主要有演繹等.
例2(2018年北京卷)設(shè)集合A={(x,y)|x-y≥1,ax+y>4,x-ay≤2},則( ).
A.對(duì)任意實(shí)數(shù)a,(2,1)∈A
B.對(duì)任意實(shí)數(shù)a,(2,1)?A
C.當(dāng)且僅當(dāng)a<0時(shí),(2,1)?A
分析:假定(2,1)∈A,分別作為x與y的值,代入條件中的集合,從而確定參數(shù)a的取值范圍,由此得以推理出對(duì)應(yīng)結(jié)論的真假情況.
解:若(2,1)∈A,當(dāng)x=2,y=1時(shí),有2a+1>4且2-a≤2,即且a≥0,所以當(dāng)時(shí),(2,1)∈A,所以當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),(2,1)?A.
故選D.
點(diǎn)評(píng):通過假定(2,1)∈A,確定x與y之間的值,進(jìn)而確定參數(shù)的取值情況,考查邏輯推理的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng).在具體推理過程中,要抓住問題的條件結(jié)合數(shù)學(xué)模型或數(shù)學(xué)語言,轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí),再結(jié)合相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)來處理與推理.
數(shù)學(xué)建模主要涉及的內(nèi)容:在實(shí)際情境中,通過數(shù)學(xué)的視角來發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、建立模型,進(jìn)而求解結(jié)論,驗(yàn)證結(jié)果并改進(jìn)模型,最終達(dá)到解決實(shí)際問題的目的.
例3(2018年全國(guó)卷Ⅰ)已知函數(shù)f(x)=2sinx+sin2x,則f(x)的最小值是______.
分析:通過構(gòu)造單位圓,把對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式與相應(yīng)的三角形面積加以鏈接得到S△ABC=|sinx(1+cosx)|,通過單位圓中所有內(nèi)接三角形中正三角形的面積最大的性質(zhì)來建立不等式即可求解最值問題.
解:如圖1,構(gòu)造單位圓,其中A(-1,0),B(cosx,sinx),C(cosx,-sinx),D(cosx,0),那么
可知(fx)=2sinx+sin2x的最小值為
點(diǎn)評(píng):借助解幾的特殊數(shù)學(xué)模型——單位圓,考查數(shù)學(xué)建模的核心素養(yǎng).巧妙地把對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式與三角形的面積加以鏈接,利用在單位圓中所有內(nèi)接三角形中正三角形的面積最大的性質(zhì)來建立不等式,利用單位圓所對(duì)應(yīng)的圖像法來解答更直觀、更簡(jiǎn)捷、更可行,另辟蹊徑,便于解答.
直觀想象主要涉及:(1)借助空間認(rèn)識(shí)事物的位置關(guān)系、形態(tài)變化及運(yùn)動(dòng)規(guī)律等;(2)利用圖形描述來分析數(shù)學(xué)問題;(3)建立數(shù)與形的聯(lián)系,進(jìn)而構(gòu)建數(shù)學(xué)問題的直觀模型,達(dá)到解決問題的目的.
例4(2018年全國(guó)卷Ⅲ)中國(guó)古建筑借助榫卯將木構(gòu)件連接起來,構(gòu)件的凸出部分叫榫頭,凹進(jìn)部分叫卯眼,圖2中木構(gòu)件右邊的小長(zhǎng)方體是榫頭.若如圖2擺放的木構(gòu)件與某一帶卯眼的木構(gòu)件咬合成長(zhǎng)方體,則咬合時(shí)帶卯眼的木構(gòu)件的俯視圖可以是圖3中的( ).
分析:通過直觀圖的分析,由于某一帶卯眼的木構(gòu)件咬合成長(zhǎng)方體,那么靠近一邊的中間部分必須是中空的,由此可以確定對(duì)應(yīng)的俯視圖形狀.
解:通過觀察直觀圖,可知咬合時(shí)帶卯眼的木構(gòu)件的俯視圖可以是選項(xiàng)A中的圖形.
故選A.
點(diǎn)評(píng):以古代的建筑為問題背景,借助空間幾何體的三視圖來確定相應(yīng)的視圖問題,考查直觀想象的核心素養(yǎng).在解決此類問題時(shí),往往要從空間幾何體的性質(zhì)、三視圖的規(guī)律等方面入手,借助空間幾何體,真正做到從圖形入手,學(xué)會(huì)畫圖、識(shí)圖、用圖,培養(yǎng)空間想象能力.
數(shù)學(xué)運(yùn)算主要涉及內(nèi)容:理解運(yùn)算對(duì)象、掌握運(yùn)算法則、探究運(yùn)算思路、選擇運(yùn)算方法、設(shè)計(jì)運(yùn)算程序、求得運(yùn)算結(jié)果等.
例5(2018年全國(guó)卷Ⅰ)某地區(qū)經(jīng)過一年的新農(nóng)村建設(shè),農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)收入增加了一倍,實(shí)現(xiàn)翻番.為更好地了解該地區(qū)農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)收入變化情況,統(tǒng)計(jì)了該地區(qū)新農(nóng)村建設(shè)前后農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)收入的構(gòu)成比例,得到如圖4所示的餅狀圖:
圖4
則下面結(jié)論中不正確的是( ).
A.新農(nóng)村建設(shè)后,種植收入減少
B.新農(nóng)村建設(shè)后,其他收入增加了一倍以上
C.新農(nóng)村建設(shè)后,養(yǎng)殖收入增加了一倍
D.新農(nóng)村建設(shè)后,養(yǎng)殖收入與第三產(chǎn)業(yè)收入的總和超過了經(jīng)濟(jì)收入的一半
分析:假設(shè)建設(shè)前的經(jīng)濟(jì)收入數(shù),進(jìn)而得到建設(shè)后的經(jīng)濟(jì)收入數(shù),分別利用兩個(gè)經(jīng)濟(jì)收入的構(gòu)成比例餅狀圖中的數(shù)據(jù)信息加以整合,對(duì)相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析,從而作出正確的判斷.
解:假設(shè)建設(shè)前的經(jīng)濟(jì)收入為100,則建設(shè)后的經(jīng)濟(jì)收入為200,可得建設(shè)前的種植收入為100×60%=60,建設(shè)后的種植收入為200×37%=74,由此知A錯(cuò)誤;
建設(shè)前的其他收入為100×4%=4,建設(shè)后的其他收入為200×5%=10,由此知B正確;
建設(shè)前的養(yǎng)殖收入為100×30%=30,建設(shè)后的養(yǎng)殖收入為200×30%=60,由此知C正確;
建設(shè)后的養(yǎng)殖收入與第三產(chǎn)業(yè)收入的總和為37%+28%=65%,由此知D正確.
故選A.
點(diǎn)評(píng):借助統(tǒng)計(jì)中的餅狀圖的識(shí)別與應(yīng)用,通過對(duì)統(tǒng)計(jì)中數(shù)據(jù)信息的分析與處理,真正考查數(shù)據(jù)分析的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng).解決此類統(tǒng)計(jì)中的圖表問題時(shí),要正確地從統(tǒng)計(jì)的圖表中讀出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息,并加以轉(zhuǎn)化,進(jìn)而利用相應(yīng)的數(shù)據(jù)來分析與解決問題,達(dá)到?jīng)Q策、判斷的目的.
其實(shí),數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)作為數(shù)學(xué)課程發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物,在平時(shí)的數(shù)學(xué)教學(xué)與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中,要有針對(duì)性地加強(qiáng)學(xué)生各方面核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與訓(xùn)練.在平時(shí)的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中,要真正切實(shí)地融入數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng),重視學(xué)生的閱讀與理解能力,讓學(xué)生充分理解與思考,在思考中充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性,主動(dòng)獲取知識(shí),提高抽象推理能力,親身體驗(yàn)數(shù)學(xué)的過程與發(fā)展,才能真正有利于學(xué)生各方面的發(fā)展.H