四川省雙流中學 覃 朗
高中階段,數(shù)學是重要學科,在數(shù)學教學內(nèi)容中,平面向量是重點之一。平面向量數(shù)學知識有機融合了代數(shù)知識與平面幾何知識,具備較強的邏輯性和概念性,學生在實際學習中會面對各種困難,所以在解平面向量習題時,教師需引導(dǎo)學生掌握并靈活運用消元思想,打破思維定式的束縛,強化學生分析問題和解決問題的能力。另外,掌握消元思想解決數(shù)學問題也是高中學生必須掌握的一項技能,是學生學習和解決平面向量問題的主要思想方法。
針對平面向量題型,想要有效、快速地找到解題方法,并簡化解題思路和步驟,有效拓展學生的思維,讓學生確立正確的解題意識,就需要學生具備刪繁就簡的能力,并對于題中已知條件與設(shè)問求解之間的內(nèi)在聯(lián)系有正確的認知,這就離不開消元思想的應(yīng)用。通過消元思想的應(yīng)用,能夠促使學生更好地理解與記憶相關(guān)教學知識,在很大程度上提升了學生的解題能力,提高了學生的解題效率。通過消元思想的應(yīng)用,還能夠有效激發(fā)學生學習平面向量知識的興趣,促使學生主動學習相關(guān)知識,幫助學生樹立學習信心。在消元思想的影響之下,學生學習平面向量相關(guān)知識,探尋有效的解決問題的方法,這是學生數(shù)學問題意識和學科素養(yǎng)形成的關(guān)鍵,有助于教學目標的實現(xiàn)。
平面向量數(shù)學問題大多涉及一些抽象和復(fù)雜的變量。在實際解題的過程中,每一個變量或是轉(zhuǎn)化關(guān)系都需要等效代換或者進行化簡操作,利用復(fù)雜的變量關(guān)系求解出某一個變量的值,這種思想與方法就是消元。在高中數(shù)學問題的解答中,消元思想既是教學重點,需要學生消化吸收,也是教學難點,非??简灲處煹氖谡n能力,合理應(yīng)用消元思想,才有助于學生順利解題。應(yīng)用消元思想解答平面向量習題,主要可以分為四個步驟:
其一,審查題干。仔細審讀題干,將題目中包含的數(shù)量關(guān)系、隱含條件等篩選出來,這是審讀題干的第一步。同時,審讀題干也是學生了解和理清題目信息的基礎(chǔ)。只有認真審題,才能夠建立正確的解題思路,對后續(xù)的解題有重要作用。
其二,依據(jù)題意,將題干條件轉(zhuǎn)化成數(shù)量關(guān)系式,然后對關(guān)系式進行比較,對具備相同數(shù)值的量進行消去處理。
其三,對于題干的審查過程,如果沒有找到具備相同數(shù)值的量,可以用特殊的數(shù)或者關(guān)系式分別乘兩邊,通過一定的變換,可以導(dǎo)出相應(yīng)的量,從而實現(xiàn)變量消除,然后再應(yīng)用消元思想。
其四,在應(yīng)用消元思想解答高中數(shù)學中的平面向量習題后,教師還要引導(dǎo)學生將結(jié)果代入算式和關(guān)系式,在檢查的過程驗證消元思想。這樣既可以幫助學生更好地理解和應(yīng)用消元思想,又可以幫助學生形成謹慎的解題習慣,促使學生在消元思想的應(yīng)用中能夠更加靈活,實現(xiàn)融會貫通。
作為高中數(shù)學教學內(nèi)容中的重點,數(shù)學思想與方法能夠有效幫助學生理解與解答相應(yīng)的習題,也是學生靈活運用所學知識解決問題的基礎(chǔ)條件。在實際的高中數(shù)學教學中,教師要合理滲透數(shù)學思想與方法,依據(jù)具體的題目為學生分析具體的數(shù)學思想運用方法和運用技巧,還可以依據(jù)自己的經(jīng)驗進行總結(jié),讓學生在運用數(shù)學思想思考和解題的過程中不斷提升知識運用能力和解題能力。另外,消元思想作為高中數(shù)學幾何部分知識解題的重要橋梁,有機聯(lián)系了代數(shù)知識與幾何知識,通過相關(guān)知識的學習,能夠促使學生深入了解代數(shù)與幾何之間的內(nèi)在聯(lián)系。
無論是解題教學,還是面對平面向量消元問題時,都可以運用平面向量基本定理解決實際問題。需要注意的是,這個過程不能太過于死板,因為不同題目涉及的向量也存在一定的差異,在實際解答問題時,要依據(jù)具體的題目進行基本向量的選擇,然后通過實際問題的分析,有選擇性地利用線性組合來表示未知向量或是其他向量,類似這樣的解題方法和思想也屬于消元方法的一種,體現(xiàn)出了轉(zhuǎn)化思想。
消元思想不固定、不唯一,應(yīng)用方法和途徑較為廣泛。用其解題的過程中,主要是向量的表示和相互的等效轉(zhuǎn)化或是代替,然后再結(jié)合實際情況進行運算實現(xiàn)消元。但對于一些題目,由于涉及圖形,無法應(yīng)用運算法有效消元,這時就需要利用圖像的性質(zhì)進行消元。對于圖像性質(zhì)的應(yīng)用,首先是圖形的構(gòu)建,充分利用線段中點的性質(zhì),然后再利用向量運算實現(xiàn)消元。另外,一些題目還需要利用一些幾何知識,借助幾何概念、特征和定理等才能順利解題。此時,需要教師明確習題的分類,有效引導(dǎo)學生從數(shù)形結(jié)合思想與方法入手,融合與轉(zhuǎn)化圖形性質(zhì)。對于圖像性質(zhì)的運用,不但可以進行消元解題,還可以借助直觀真實的圖像,幫助學生理解和找出不同向量間的關(guān)系,從而為消元思想解題提供可能和支持,這種綜合數(shù)學思想的合理融合與應(yīng)用,可以有效培養(yǎng)高中學生的解題能力。
例如:ABCD為任意凸四邊形,A1、C1分別為AB與CD的中點,B1、B2與D1、D2分別為BC與DA的三等分點,EF為A1C1與B1D2及A1C1與B2D1的交點,求證:A1E=EF=FC1。對于這道習題的解答,需要借助平面幾何的相關(guān)知識,可以在平面上任取一點O,通過點O構(gòu)建各個向量,通過各條線段之間的關(guān)系,可以輕松構(gòu)建向量關(guān)系,實現(xiàn)問題的解答。
總而言之,消元思想對于解答平面向量問題有重要作用。在實際教學中,教師要在傳授平面向量知識的同時,教授學生相應(yīng)的消元思想與方法,通過消元思想在平面向量不同題型中的應(yīng)用,促使學生進行深度思考和學習,理清其中的向量關(guān)系,從而靈活運用消元思想與方法實現(xiàn)正確解題,提升學生的解題效率。