◎朱 萍
作為初中學(xué)生,掌握一些重要的數(shù)學(xué)思想方法不僅重要,而且必要。沒有脫離數(shù)學(xué)知識的數(shù)學(xué)思想方法,也沒有不包含數(shù)學(xué)思想方法的數(shù)學(xué)知識。有了數(shù)學(xué)思想方法作靈魂,各種具體的數(shù)學(xué)知識點就不會孤立、零散。如果我們在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過程中,能始終抓住數(shù)學(xué)的思想方法,那么學(xué)好數(shù)學(xué)知識、正確熟練解題將不再是難事。以下就談一下“整式乘法和因式分解”這一章中我們會遇到的數(shù)學(xué)思想方法。
“數(shù)無形,少直觀,形無數(shù),難入微”,利用“數(shù)形結(jié)合”把代數(shù)和幾何相結(jié)合,幾何問題用代數(shù)方法解答,代數(shù)問題用幾何方法解答,就可使所要研究的問題化難為易、化繁為簡。在本章的學(xué)習(xí)過程中,數(shù)形結(jié)合始終貫穿其中,教材從同一個圖形面積的不同計算方法引入,通過歸納得出法則或公式,最后通過驗算證實結(jié)論,讓我們體會到了借助圖形直觀發(fā)現(xiàn)整式乘法法則和乘法公式的好處,真正感悟數(shù)形結(jié)合的思想。
例1先閱讀后作答:我們已經(jīng)知道,根據(jù)幾何圖形的面積關(guān)系可以說明完全平方公式,實際上還有一些等式也可以用這種方式加以說明,例如:(2a+b)(a+b)=2a2+3ab+b2,就可以用圖1的面積關(guān)系來說明。
圖1
(1)根據(jù)圖2寫出一個等式_____;
圖2
(2)已知等式:(x+p)(x+q)=x2+(p+q)x+pq,請你畫出一個相應(yīng)的幾何圖形加以說明。
【分析】第(1)小題長方形是由4個正方形和5個小長方形組成,從整體和分割兩個不同的角度分別表示該圖形的面積,就可列出等式。第(2)小題是反過來給出等式,要畫出相應(yīng)的幾何圖形。題目前半部分提示我們:是否可以把等式的兩邊看成是長方形的面積的不同表示,左邊的x+p和x+q分別看成長方形的長和寬,右邊的多項式x2+(p+q)x+pq可以看成組成該長方形的各個圖形的面積和,易看出組成該長方形的圖形為一個邊長為x的正方形,三個長寬分別為x和p、x和q、p和q的長方形,從而很快畫出幾何圖形。
解:(1)(2a+b)(a+2b)=2a2+5ab+2b2;(2)所畫圖形如下:
轉(zhuǎn)化思想是數(shù)學(xué)解題中的一種重要的思想方法,又稱化歸思想。它可以是已知與未知的轉(zhuǎn)化、特殊與一般的轉(zhuǎn)化、具體與抽象的轉(zhuǎn)化、動與靜的轉(zhuǎn)化等。在解題時,我們往往會用到把未知向已知轉(zhuǎn)化,從而求解。
例2 已知x2+2y2-2xy+2y+1=0,求x+2y的值。
【分析】本題已知的方程不是我們已經(jīng)學(xué)過的一元一次方程,常規(guī)方法顯然不能解。由于該方程中含有x和y的平方項,并且有-2xy這個單項式,可以想到把原方程左邊的多項式轉(zhuǎn)化成兩個完全平方式,得到非負(fù)數(shù)之和為零的形式,進(jìn)而求出字母的值。
解:∵x2+2y2-2xy+2y+1=0,
∴x2-2xy+y2+y2+2y+1=0,
∴(x-y)2+(y+1)2=0,
∴(x-y)2=0,(y+1)2=0,
∴x=-1,y=-1,
∴x+2y=-3。
當(dāng)我們研究的對象出現(xiàn)不確定因素的時候,就要按不同的情況進(jìn)行分類討論。正確應(yīng)用分類討論思想,是完整解題的基礎(chǔ)。
例3 多項式9x2+1加上一個單項式后,使它能成為一個整式的完全平方,那么加上的單項式可以是_______。
【分析】題目要滿足的條件是成為一個整式的完全平方,而整式包括單項式和多項式,如果結(jié)果是單項式的平方,那么加上的單項式就是-9x2或-1;如果結(jié)果是多項式的完全平方,則我們需要結(jié)合完全平方式的特征來看。完全平方式:a2±2ab+b2,其中有兩個平方項,符號都為正,中間項是兩數(shù)乘積的兩倍,符號是正負(fù)都可,那么如果把題中的兩項都看成平方項,不難得出添加的單項式應(yīng)為±6x;若題中兩項看成一個是中間項、一個是平方項,則應(yīng)添
解:-9x2或-1或±6x或
整體思想方法在代數(shù)式的化簡與求值、解方程(組)、幾何解證等方面都有廣泛的應(yīng)用,整體代入、整體運算、整體設(shè)元、整體處理、幾何中的補形等都是整體思想方法在解數(shù)學(xué)問題中的具體運用。我們在解決數(shù)學(xué)問題時,往往只看到眼前的條件,或是只關(guān)注局部的問題,從小處著手,按常規(guī)方式思考問題,這樣往往會進(jìn)入死胡同。事實上,我們在研究和解決數(shù)學(xué)問題時,如果能采用整體視角觀察思考,通過研究問題的整體形式、整體結(jié)構(gòu)、整體特征,并進(jìn)行整體處理,就會發(fā)現(xiàn)思路一下子拓寬了,過程優(yōu)化了,題目變得簡單了。
例4 若x2+4x-4=0,則3(x-2)2-6(x+1)·(x-1)的值為( )。
A.-6 B.6 C.18 D.30
【分析】這題是求代數(shù)式的值。初中階段,代數(shù)式求值問題一般有兩種方法:一是把字母的值求出來,然后直接代入求解;二是整體代入求值。本題已知方程不是一元一次方程,在七年級階段,我們是無法求解的,即便以后會求,代入計算也是比較繁瑣的。這時我們就要考慮把方程變形成x2+4x=4,利用整體代入的方法求代數(shù)式的值。此處不急于做出選擇,把待求的代數(shù)式化簡、合并、整理后再做決定。
解:先化簡3(x-2)2-6(x+1)(x-1)=-3(x2+4x)+18,由x2+4x-4=0得 x2+4x=4,所以原式=-3×4+18=6,故選擇 B。