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        立足起點 關(guān)注卡點 突破難點
        ——《絕對值三角不等式》磨課反思

        2021-02-01 04:44:16
        數(shù)理化解題研究 2021年27期
        關(guān)鍵詞:探究學(xué)生

        張 倩

        (浙江省湖州市安吉藝術(shù)高級中學(xué) 313300)

        《絕對值三角不等式》是高中數(shù)學(xué)選修4-5《不等式選講》中的一節(jié)內(nèi)容.筆者從初次授課的學(xué)生思維卡點出發(fā),立足學(xué)生思維起點,關(guān)注學(xué)生思想建構(gòu),以“同課異構(gòu)”的形式,對本節(jié)內(nèi)容進行了多次磨課,將本節(jié)課在定理探究、本質(zhì)挖掘、內(nèi)在聯(lián)系、思想滲透等方面的反思與感悟整理成文.

        一、初次教學(xué)設(shè)計及課堂實錄片段

        【創(chuàng)設(shè)情境】近日中美貿(mào)易戰(zhàn)持續(xù)升級,導(dǎo)致中美兩國關(guān)系日益緊張,中方下令加強航空管制,取消一切中美“直飛航班”.原本由M地直飛N地的航班,不得不經(jīng)停P點.

        師:航空管制前后,飛機飛行路程有否變化?位移呢?

        生:路程有變,位移不變

        師:隨著中轉(zhuǎn)站P點的改變,航空管制前后飛行路程的大小能否確定? 何時取到最小值.

        生:MP+PN≥MN,當且僅當M、P、N三點共線時取到最小值.

        師:上述不等式體現(xiàn)了三角形中怎樣的“三邊關(guān)系”?

        生:三角形兩邊之和大于第三邊;三角形兩邊之差小于第三邊.

        師:猜想,向量三角不等式的實數(shù)形式是怎樣的?是否正確?

        生:學(xué)生靜默.

        師:那我們帶著這個疑問一起來學(xué)習今天的內(nèi)容.

        【溫故已學(xué)】

        問題1:|a|的代數(shù)定義?

        問題2:|a|的幾何意義?

        問題3:|a-b|的幾何意義?

        【探究新知】

        環(huán)節(jié)1.幾何探究

        師:設(shè)a、b為實數(shù),你能確定|a-b|與|a|+|b|兩者間的大小關(guān)系嗎?我們借助幾何畫板一起來探究一下.

        師:|a-b|、|a|、|b|的幾何意義是什么?

        生:A、B兩點間的距離,點A到原點O的距離及點B到原點O的距離.

        師:A、B兩點在數(shù)軸上的位置能否確定?

        生:不確定.

        師(操作):固定A、B兩點,讓點O在數(shù)軸上動起來,通過變動點O從而體現(xiàn)A、B兩點在數(shù)軸上的變化.

        師:觀察點O與AB有幾種位置關(guān)系?

        生:在AB左側(cè)、AB中間、AB右側(cè).

        師(操作):利用幾何畫板,用紅、藍兩種顏色分別表示出|a-b|及|a|、|b|所對應(yīng)的線段.

        師:分別觀察點O在AB左側(cè)、AB中間、AB右側(cè)三種情況下,紅色線段AB(即|a-b|)與藍色線段OA、OB之和(即|a|+|b|)的大小關(guān)系.

        生:O在AB左側(cè)時,AB長度小于OA、OB之和;

        O在AB中間時,AB長度等于OA、OB之和;

        O在AB右側(cè)時,AB長度小于OA、OB之和;

        師:能否用代數(shù)式表示上述的大小關(guān)系?

        生:O在AB左側(cè)時,|a-b|<|a|+|b|;

        O在AB中間時,|a-b|=|a|+|b|;

        O在AB右側(cè)時,|a-b|<|a|+|b|;

        師:即|a-b|≤|a|+|b|,當且僅當O在AB中間時取“=”.

        師:“O在AB中間”能否用數(shù)學(xué)語言描述?

        生:a、b兩者一正一負.

        師:即ab≤0.

        環(huán)節(jié)2.代數(shù)證明

        師:至此,我們已經(jīng)探究得到了|a-b|≤|a|+|b|,當且僅當ab≤0時取“=”.那能否對其進行證明?

        師:處理含有絕對值的式子,我們有哪些方法?

        生1:把絕對值去掉.

        師:去掉絕對值時要注意什么?

        生2:對絕對值內(nèi)的數(shù)進行分類討論.

        師:很好!那你們看看上述不等關(guān)系中有幾個絕對值?需要對哪些數(shù)進行分類討論.

        生:共有3個絕對值,分別要對a-b的正負,a的正負,b的正負進行討論.

        師:除了去掉絕對值這種方法之外,有沒有更簡潔的方法,可以處理諸如上式這樣的不等號兩邊都有絕對值的式子?

        生3:兩邊平方.

        師:很好!那請大家嘗試用這種方法嚴密證明下.

        生(草稿紙上書寫):

        師(板書引導(dǎo)):要證:|a-b|≤|a|+|b|

        即證:|a-b|2≤(|a|+|b|)2

        即:a2-2ab+b2≤|a|2+|b|2+2|a||b|

        即要證:-2ab≤2|a||b|,即:|a||b|+ab≥0,ab≤0時上式取“=”.此結(jié)論顯然成立,所以原命題得證.

        環(huán)節(jié)3.定理剖析

        師:至此,我們從幾何和代數(shù)角度都證得:

        如果a、b是實數(shù),|a-b|≤|a|+|b|,當且僅當ab≤0時取“=”.

        師:如果用○代替不等式中的a,用□代替不等式中的b,則上述不等式具有怎樣的形式特征?

        生:|○-□|≤|○|+|□|

        師:很好!即“差的絕對值”≤“絕對值之和”!

        環(huán)節(jié)4.定理變形

        師:嘗試用不同的數(shù)或式代換○、□中的值 ,能否得到新的結(jié)論?

        生:|1-2|≤|1|+|1|;

        |1-(-3)|≤|1|+|-3|;

        |1-0|≤|1|+|0|;

        ……

        師:能否用更具有一般性的字母代換,如試試用“a”、“-b”分別代換○、□中的值?

        生:|a+b|≤|a|+|b|.

        師:很好!至此,我們通過變量代換,又得到:

        如果a、b是實數(shù),|a+b|≤|a|+|b|,當且僅當ab≥0時取“=”

        師:用“a-b”、“-b”去代換,又有什么新發(fā)現(xiàn)?

        生:|(a-b)+b|≤|a-b|+|b|,即|a|≤|a-b|+|b|

        師:很好!即我們得到:

        如果a、b是實數(shù),|a-b|≥||a|-|b||.

        師:那|a+b|≥||a|-|b||是否成立?如何證明?

        生:用“-b”代換|a-b|≥||a|-|b||中的“b”即可.

        環(huán)節(jié)5.定理剖析

        師:至此,我們探究得到:如果a、b是實數(shù),||a|-|b||≤|a±b|≤|a|+|b|.

        即:‖○|-|□‖≤|○±□|≤|○|+|□|;即:“絕對值之差”≤“和(差)的絕對值”≤“絕對值之和”.

        【知識應(yīng)用】

        例1已知m>0,|x-a|

        例2兩個施工隊A、B分別被安排在公路路碑10km和20km處.現(xiàn)要在公路沿線建兩個施工隊的共同臨時生活區(qū),每個施工隊每天在生活區(qū)和施工地之間往返一次.要使兩個施工隊每天往返的路程之和最小,生活區(qū)應(yīng)該建于何處?

        二、起點、卡點、難點——磨課中的取舍與反思

        1.起點——先“加式”還是先“減式”

        筆者在磨課過程中,都以||a|-|b||≤|a±b|≤|a|+|b|中的后半組|a±b|≤|a|+|b|作為教學(xué)的起點,設(shè)計時從不同的角度出發(fā),分別采用過將|a+b|≤|a|+|b|作為主體和將|a-b|≤|a|+|b|作為主體兩種切入手段.從課堂效果來看,以|a+b|≤|a|+|b|作為首推的不等關(guān)系給出,再通過變量代換推得其余三個不等關(guān)系,雖然遵循了加法運算的基礎(chǔ)性,但給學(xué)生理解其幾何意義設(shè)置了障礙.以|a-b|≤|a|+|b|作為首推的不等關(guān)系給出,更接近學(xué)生認知的起點,能讓學(xué)生更直觀的理解絕對值不等式所體現(xiàn)的“兩點間距離”這一幾何本質(zhì),有利于后續(xù)新知的展開.

        2.卡點——先“幾何”還是先“代數(shù)”

        幾何和代數(shù)是一個事物的兩種呈現(xiàn)形式,“數(shù)”往往比較精煉,“形”往往比較直觀.從數(shù)的角度切入探究||a|-|b||≤|a±b|≤|a|+|b|,常常采用的手段是由特殊到一般,即由幾組特殊的數(shù)值的“和、差的絕對值”與“絕對值之和”、“絕對值之差”間的大小關(guān)系的比較,猜想這樣的大小關(guān)系是否具有一般性.從形的角度切入探究則可從絕對值的幾何意義入手,借助幾何畫板的動態(tài)演示,讓A、B兩點固定不動,探究當動點O在數(shù)軸上運動時,位于何處時距兩定點A、B間的距離最短.從課堂反響來看,選擇從形的角度切入更顯直觀,亦更接近數(shù)學(xué)的本質(zhì).

        3.難點——先“數(shù)量”還是先“向量”

        兩種開篇方式各有利弊,因而,如何更好地建立起實數(shù)形式的絕對值三角不等式與向量形式的三角不等式之間的聯(lián)系,是筆者百思不得解的一塊內(nèi)容.

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