王光燦
(福建省寧德市高級中學(xué),福建寧德 352100)
在當(dāng)前高中數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變學(xué)生的單一解題思維,引導(dǎo)學(xué)生探究多元化的解題思路,以充分理解和靈活運用數(shù)學(xué)函數(shù)知識。
教師可以引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)形結(jié)合角度,創(chuàng)新學(xué)生的函數(shù)解題思維,使其將抽象的函數(shù)概念轉(zhuǎn)為形象的圖形,從而有效地提升高中數(shù)學(xué)函數(shù)解題的效率和質(zhì)量。
以下面這道高中數(shù)學(xué)函數(shù)題目為例:設(shè)奇函數(shù)f(x)的定義域為(-∞,0)∪(0,+∞)且在(0,+∞)上單調(diào)遞增,f(1)=0,則不等式的解集是什么?
分析:在解答這道函數(shù)題目時,教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生運用數(shù)形結(jié)合解題思維,結(jié)合相關(guān)的函數(shù)圖像來理解函數(shù)問題。這樣,學(xué)生可以有效地找到解題的突破口,以盡快地形成函數(shù)解題思路[1]。首先,根據(jù)這道函數(shù)例題,教師可以提醒學(xué)生從題目中的已知條件來找到數(shù)形結(jié)合的點。比如,從題目“奇函數(shù)f(x)的定義域為(-∞,0)∪(0,+∞)且在(0,+∞)上單調(diào)遞增,f(1)=0”這些描述中,學(xué)生可以畫出y=f(x)的圖像(見圖1)。
圖1
由上述圖像可知,當(dāng)x∈(-1,0)∪(1,+∞)時f(x)>0,當(dāng)x∈(-∞,-1)∪(0,1)時f(x)<0。然后,學(xué)生可以結(jié)合具體的函數(shù)圖像,回歸到函數(shù)的計算問題。比如,根據(jù)題目中的問題,不等式則有最后,學(xué)生可以根據(jù)具體的不等式,求出不等式的解集。
在眾多的解題思路中,構(gòu)造思維方法也是一種很好的數(shù)學(xué)函數(shù)解題思路。它是在原有函數(shù)題目基礎(chǔ)之下,進行條件或者結(jié)論的假設(shè),以利用數(shù)學(xué)函數(shù)題目中的相關(guān)信息,構(gòu)造出滿足函數(shù)題目所需的條件和結(jié)論,促使復(fù)雜的函數(shù)問題簡單化,從而找到函數(shù)問題的解答方法[2]。
以下面這道數(shù)學(xué)函數(shù)問題為例:f(x)是定義在R 上的偶函數(shù),當(dāng)x<0 時,f(x)+xf'(x<0),且f(-4)=0,則不等式xf'(x>0)的解集是 。
分析:從函數(shù)題目中,教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察和尋找其中存在的函數(shù)關(guān)系。比如,題目中的f(x)+xf'(x<0),出現(xiàn)了“+”的符號,那么教師可以引導(dǎo)學(xué)生從構(gòu)造的思維角度,優(yōu)先構(gòu)造出F(x)=xf(x)的函數(shù)關(guān)系。這樣可以將復(fù)雜的函數(shù)問題簡單化。然后,教師引導(dǎo)學(xué)生基于這個構(gòu)造關(guān)系,快速利用函數(shù)的單調(diào)性、奇偶性解答問題。比如,從構(gòu)造的F(x)=xf(x)出發(fā),繼而構(gòu)造F'(x)=f(x)+xf'(x),那么,當(dāng)x<0 時,f(x)+xf'(x<0),可以推出F'(x)<0,F(xiàn)(x)在(-∞,0)上是單調(diào)遞減,又因為f(x)為偶函數(shù),所以F(x)為奇函數(shù)。最后,根據(jù)f(-4)=0 可得F(-4)=0,則xf'(x>0)的解集應(yīng)為(-∞,-4)∪(0,4)。教師引導(dǎo)學(xué)生利用構(gòu)造解題思路,可以有效地轉(zhuǎn)化復(fù)雜的函數(shù)問題,促使學(xué)生對題目進行大膽假設(shè),從而找到解題的方法。
轉(zhuǎn)化思維也是高中數(shù)學(xué)的一種重要解題思路。它可以使部分函數(shù)問題簡單化,同時也有助于學(xué)生產(chǎn)生豐富的聯(lián)想,進而將抽象的函數(shù)問題進行一一拆解[3]。比如,當(dāng)學(xué)生拿到一道函數(shù)問題時,教師可以先引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用轉(zhuǎn)化思維方法將函數(shù)問題簡單化;然后利用已經(jīng)學(xué)習(xí)過的函數(shù)概念研究新函數(shù)問題的規(guī)律及特點。這有利于降低問題的難度,進而快速地解答出函數(shù)問題的答案。
分析:對于這道函數(shù)題目,學(xué)生可以運用等價轉(zhuǎn)化思維,將函數(shù)轉(zhuǎn)化為yx2-ax+y-b=0。然后,令△=a2-4y(y-b)≥0,即4y2-4by-a2≤0,已知題目中的不等式4y2-4by-a2≤0的解集為[-1,4],那么-1 和4 就是關(guān)于y的方程4y2-4by-a2的兩個根,那么將這兩個根代入方程,可以得出a=±4,b=3。在整個解答過程中,這道題目既涉及了函數(shù),又融入了不等式、方程等知識。學(xué)生可以運用等價轉(zhuǎn)化的思想,將函數(shù)、不等式與方程一步步地轉(zhuǎn)化,從而將復(fù)雜的函數(shù)問題轉(zhuǎn)化為簡單的函數(shù)分析,進而求得答案。
在解答高中數(shù)學(xué)函數(shù)問題時,學(xué)生也可以運用分類討論思維進行函數(shù)問題的解答。學(xué)生應(yīng)該運用如下分類討論思維進行解題。首先,學(xué)生拿到一道函數(shù)問題時,必須明確需討論的對象及取值范圍;其次,要正確選擇好分類的標(biāo)準(zhǔn),才能進行分類討論;再次,針對問題的分類進行逐類討論;最后,將討論的結(jié)果進行歸納,并進行總結(jié)與分析。學(xué)生只有嚴格按照分類討論的思考步驟,一步步對函數(shù)問題進行分類討論,才能有序、有效地解答出函數(shù)問題的答案。
以下面分段函數(shù)問題為例:已知函數(shù)f(x)=|x-3|+|x+1|,請作出函數(shù)f(x)的圖像。
分析:對于這道分段函數(shù)問題,教師可引導(dǎo)學(xué)生嘗試利用分類討論的解題思路,對函數(shù)進行分區(qū)間討論。首先,學(xué)生需要研究的是已知函數(shù)f(x)=|x-3|+|x+1|。其次,學(xué)生可以根據(jù)x的取值變化,對函數(shù)進行分段。比如,當(dāng)x≤-1時,f(x)=-2x+2; 當(dāng)-1 <x≤3 時,f(x)=4; 當(dāng)x>3 時,f(x)=2x-2。最后,學(xué)生根據(jù)討論的結(jié)果,可以畫出相關(guān)的函數(shù)圖像(見圖2)。
圖2
綜上所述,函數(shù)是高中數(shù)學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容。在解答函數(shù)題目時,教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)形結(jié)合、構(gòu)造、轉(zhuǎn)化及分類討論等多元化的思維角度出發(fā),探究相關(guān)函數(shù)題目,以從中不斷鍛煉學(xué)生的解題思維,并促使他們掌握這些有效的數(shù)學(xué)函數(shù)解題思維。