陳迎建
整體求解方法基于整體求解思想是數(shù)學(xué)解題過程中的一種重要方法,在初中數(shù)學(xué)解題方法中占有重要的地位。整體求解思想的灌輸對(duì)初中生而言,不僅僅是數(shù)學(xué)問題的解決,更是思維的培養(yǎng)與鍛煉以及看待問題的角度的拓展。對(duì)于整體求解思想的定義往往因人而異,但總的來(lái)說可以歸納為:整體求解思想是初中數(shù)學(xué)教學(xué)思想的一種,其基于宏觀、整體的層面其看待,理解、分析問題,角度更加寬泛。
在初中數(shù)學(xué)的教學(xué)過程中,不斷滲透、灌輸整體求解思想,是數(shù)學(xué)改革的重要要求,也是教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不斷地去體會(huì)整體變換、相互代換以及事物之間存在的的普遍聯(lián)系,從而加深對(duì)數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)與理解。初中生處在直觀思維到邏輯思維的變化過程中,在數(shù)學(xué)的解題過程中將會(huì)受到思維定式、顧此失彼的影響,降低學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的熱情及積極性,整體思維的學(xué)習(xí)既能拓寬學(xué)生的思維,提高學(xué)習(xí)的興趣,又能幫助學(xué)生去整體、全面的把握、看待問題,培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造性思維。學(xué)生能夠更加徹底的、明確的認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)、了解數(shù)學(xué),提高處理問題的能力與水平。
整式乘法與因式分解這一章蘊(yùn)含著豐富的整體求解思想。完全平方公式以及利用完全平方公式進(jìn)行因式分解練習(xí)中,學(xué)生需好好把握整體求解思想。如以下三個(gè)公式:
這里①、②可以說明兩項(xiàng)和(差)的平方等于兩項(xiàng)平方之和加上(減去)兩項(xiàng)的2倍。教學(xué)中可以以:首平方,尾平方,首尾二倍在中央,符號(hào)看前方去記憶和理解。公式③理解為兩項(xiàng)和乘兩項(xiàng)差等于兩項(xiàng)平方之差。在學(xué)習(xí)的過程中,學(xué)生應(yīng)該理解”a”、“b”所代表的是一項(xiàng),一個(gè)整體,而不能單純的看成一個(gè)字母、一個(gè)數(shù)字,一個(gè)單項(xiàng)式。特別在利用完全平方公式進(jìn)行因式分解的過程中要特別注意。
筆者將通過以下四個(gè)常見的整體求解方法在乘法公式與因式分解這一章的應(yīng)用進(jìn)行闡述。
整體換元法指的是在數(shù)學(xué)的解題過程中,設(shè)立一個(gè)新“元”即新的變量去表示或者代替條件中的已知式或者其中的某一部分,從而達(dá)到化煩為簡(jiǎn)的目的,利于快速解題。
例1:已知(2000-a)(1998-a)=1999,那么(2000-a)2+(1998-a)2=。
分析:條件及問題中皆出現(xiàn)了2000-a、1998-a這兩個(gè)代數(shù)式,因此可以把它們分別看成一個(gè)整體,利用整體換元的方法去解決。設(shè)2000-a=m,1998-a=n,將問題轉(zhuǎn)化為已知mn=1999,求m2+n2的值.根據(jù)完全平方公式,還缺少m+n或m-n的值,再根據(jù)隱含條件m-n=(2000-a)-(1998-a)=2就可以利用m2+n2=(m-n)2+2mn求解.
解答:設(shè)2000-a=m,1998-a=n,則mn=1999,m-n=2,
所以需要好好體會(huì)完全平方公式在應(yīng)用過程中整體思想的把握理解,即把某一代數(shù)式看成一個(gè)整體作為公式的一項(xiàng)。
引申:已知(x-2015)2+(x-2017)2=34,則(x-2016)2的值是( )
解題過程:
解:設(shè)x-2016=y則x-2015=y+1,x-2017=y-1
∴ (y+1)2+(y-1)2=34 ∴y2=16
∴ (x-2016)2=16
例2:將 (x2-4x+6) (x2-4x+2) +4進(jìn)行因式分解
分析:條件兩項(xiàng)多項(xiàng)式中均含有x2-4x,可以把它看成一個(gè)整體,利用整體換元法進(jìn)行運(yùn)算。
解題過程:解:設(shè)x2-4x=y
在數(shù)學(xué)的求解過程中,特別是代數(shù)式求值中,題目所給的條件無(wú)法直接利用到問題中進(jìn)行求解??梢愿鶕?jù)所求問題的條件和結(jié)論,選擇條件或者問題的中的某一個(gè)或者幾個(gè)代數(shù)式作為一個(gè)整體,去觀察尋找問題與條件的關(guān)聯(lián)并進(jìn)行靈活的變通,從而達(dá)到簡(jiǎn)化求解的效果。
例1:已知x2+x-5=0,則代數(shù)式(x-1)2-x(x-3)+(x+2)(x-2)的值為.
分析:條件問題無(wú)直接聯(lián)系,所以先利用乘法公式展開,原式=x2+x-3.此時(shí)可以發(fā)現(xiàn)所求代數(shù)式與條件的聯(lián)系:將x2+x=5整體代入可以較為容易的求出答案。
解題過程:原式=x2-2x+1-x2+3x+x2-4=x2+x-3
∵x2+x-5=0 ∴x2+x=5 ∴原式=5-3=2
例2:a2-3b=4,則6b-2a2+2019=______
分析:觀察問題中6b-2a2與條件存在-2倍的關(guān)系,及6b-2a2=-2(a2-3b)。將a2-3b=4整體代入進(jìn)行求解。
解題過程:∵6b-2a2+2019=-2(a2-3b) +2019
又∵a2-3b=4 ∵原式=-2x4+2019=2011
在本章的學(xué)習(xí)過程中,要理解字母“a”、“b”所代表的是一個(gè)項(xiàng),一個(gè)代數(shù)式。在練習(xí)過程中,有意識(shí)的將題目中的部分作為一個(gè)整體進(jìn)行處理,從而使得問題呈現(xiàn)出一定的規(guī)律或者熟知的的公式定理,達(dá)到簡(jiǎn)化計(jì)算過程,減少運(yùn)算量的效果。
例1:計(jì)算(a+2b-3c)(a-2b-3c).
分析:從題目來(lái)看與所學(xué)的平方差公式地形式相仿,但又有不同之處。平方差公式是兩項(xiàng)和乘兩項(xiàng)差,因此需要將題目中的某兩項(xiàng)看成一個(gè)整體,從而利用公式進(jìn)行求解。
在找平方差公式中的“a”與“b”需要注意,對(duì)于此類題型,只要將各括號(hào)內(nèi)的符號(hào)相同項(xiàng)看成一個(gè)整體,作為公式中的“a”,再將符號(hào)相反項(xiàng)作為一個(gè)整體,看作公式中的“b”,就可以利用平方差公式進(jìn)行求解。
例2:因式分解:(a2-4a)2+8(a2-4a)+16
分析:根據(jù)條件,其符合完全平方公式的基本特征。利用完全平方公式去進(jìn)行因式分解,學(xué)生需理解a2-4a作為一個(gè)整體項(xiàng),也就是公式里的“a”。
在數(shù)的練習(xí)過程中,利用整體配方法也是解決問題的一種常用方式。就目前學(xué)習(xí)而言,學(xué)生需要對(duì)完全平方公式地有一個(gè)徹底的認(rèn)識(shí)。能夠根據(jù)已給的條件中,進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠礈悾怪疂M足完全平方公式的基本結(jié)構(gòu),從而達(dá)到簡(jiǎn)化問題,減少計(jì)算,簡(jiǎn)化答題的目的。
例1:若a2+b2+4a-2b+5=0,求a、b的值。
分析:條件出現(xiàn)a2+4a,那么根據(jù)完全平方式的基本結(jié)構(gòu),a2作為首平方,4a作為首尾項(xiàng)的2倍,可得出尾項(xiàng)平方為22即整體配方為(a+2)2,同理得b2-2b可配方為(b-1)2。解析過程:
∵ a2+4a+4+b2-2b+1=0 ∴ (a+2)2+(b-1)2=0
∵ (a+2)2≥0且(b-1)2≥0 ∴a+2=0,a=-2 b-1=0,b=1
延伸:若4a2+b2+c2-2ab-3b+6c+12=0,求a+b+c的值
分析:從條件來(lái)看,出現(xiàn)了c2+6c,根據(jù)整體配方需要在加上32構(gòu)造成完全平方公式。同理,由4a2-2ab兩項(xiàng),需要再加上一項(xiàng)整體構(gòu)造。解題過程如下:
例2:已知a,b是一個(gè)等腰三角形的兩邊長(zhǎng),且滿足a2+b2-4a-6a+13=0,求這個(gè)等腰三角形的周長(zhǎng)。
分析:根據(jù)a2-4a整體構(gòu)造完全平方公式需要加上另一項(xiàng)22,同理b2-6b需要加上第三項(xiàng)32。解題過程如下:
解:∵a2+b2-4a-6b+13=0
∴(a2-4a+4)+(b2-6b+9)=0
∴(a-2)2+(b-3)2=0 ∴a=2,b=3
所以當(dāng)腰長(zhǎng)為2時(shí),等腰三角形的周長(zhǎng)是2+2+3=7;當(dāng)腰長(zhǎng)為3時(shí),等腰三角形的周長(zhǎng)為2+3+3=8;綜上,該等腰三角形的周長(zhǎng)是7或8
總結(jié):整體求解思想是初中數(shù)學(xué)主要的解題思想之一,在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中占有重要的地位。在整式乘法與因式分解這一章中,整體求解思想有著充分地體現(xiàn)。整體換元方法、整體代換法、整體變形法、整體配方法在本章節(jié)有著重要的應(yīng)用,是解決乘法公式及因式分解的重要方法。整體求解思想的貫徹與理解,不僅提高學(xué)生解決問題的能力,而且有助于學(xué)生的創(chuàng)造性思維及邏輯思維的培養(yǎng),對(duì)于學(xué)生的發(fā)展有著重要地意義。