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        高中數(shù)學(xué)解題中構(gòu)造法的應(yīng)用

        2021-08-19 08:25:14羅洪祥
        數(shù)理化解題研究 2021年22期
        關(guān)鍵詞:等式長方體方程

        羅洪祥

        (福建省上杭縣第一中學(xué) 364200)

        構(gòu)造法指的是當(dāng)解決某些數(shù)學(xué)問題使用常規(guī)方法和定向思維難以處理時,可根據(jù)題設(shè)條件和結(jié)論的性質(zhì)、特征,從新的觀點和角度觀察、分析、理解對象,緊緊抓住反映問題條件和結(jié)論間的內(nèi)在關(guān)系,運用問題的坐標(biāo)、外形、數(shù)據(jù)等特征,使用已知條件為原材料,及數(shù)學(xué)關(guān)系式和理論為工具在思維中構(gòu)造出滿足條件或結(jié)論的對象,將原問題變得易于解決.

        一、應(yīng)用構(gòu)造法解決方程問題

        雖然高中生從小學(xué)階段就開始接觸方程,再經(jīng)過初中階段的學(xué)習(xí),到高中以后還要繼續(xù)研究方程,其中在日常解題訓(xùn)練中,方程構(gòu)造法是一個極為常用的解題思路,主要采用有關(guān)方程知識來解題.在高中數(shù)學(xué)解題教學(xué)中,當(dāng)題目中存在明顯結(jié)構(gòu)特征或數(shù)量關(guān)系時,教師可以指引學(xué)生應(yīng)用方程構(gòu)造法,建立一個等式,結(jié)合各種未知數(shù)把習(xí)題中的抽象內(nèi)容轉(zhuǎn)變成特殊性或?qū)嵸|(zhì)性內(nèi)容,使其能順利解答題目,培養(yǎng)他們的數(shù)學(xué)知識應(yīng)用能力與思維水平.

        例1已知方程(u-i)2-4(i-x)(x-u)=0,求證:u、i、x是一個等差數(shù)列.

        反思在解決該試題時,學(xué)生只需構(gòu)造出一個方程就能夠解題,不僅考察以前所學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)知識,還鍛煉他們的觀察能力與思維能力,使其通過找到方程等式確定解題思路,然后利用方程相關(guān)知識快速求解.

        二、應(yīng)用構(gòu)造法解決函數(shù)問題

        函數(shù)知識可謂是貫穿于整個高中數(shù)學(xué)知識的學(xué)習(xí),而且學(xué)生在初中階段就有所接觸,在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中也有著重要地位,不少題目中都會有所涉及函數(shù)知識,對他們的解題水平要求也較高.對此,在高中數(shù)學(xué)解題教學(xué)中,無論是幾何還是代數(shù)問題,往往會蘊含著一定的函數(shù)思想,這時教師可以引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用構(gòu)造法處理函數(shù)問題,關(guān)鍵是解題思想,而并非方法,使其通過對構(gòu)造法的采用把復(fù)雜問題變得簡單化,鍛煉他們的解題能力,增強解題自信.

        例3已知(x+2y)5+x5+2x+2y=0,求x+y的值.

        解析本題主要考查函數(shù)的構(gòu)造,由于在等式中存在兩種未知數(shù),且次冪較高,學(xué)生很難直接求解,應(yīng)該認(rèn)真分析等式,找出具有相等關(guān)系的函數(shù)建立等式.

        解把原式進(jìn)行移項后得到(x+2y)5+(x+2y)=-(x5+x),假設(shè)f(t)=t5+t,這明顯是一個奇函數(shù),則f(x+2y)=-f(x)=f(-x),也就表明x+2y=-x,x+y=0.

        三、應(yīng)用構(gòu)造法解決數(shù)列問題

        在高中數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,數(shù)列也是比較重要的知識點,主要包括等差數(shù)列與等比數(shù)列的兩種,屬于高考中的熱點與重點,數(shù)列模型具有特殊的規(guī)律,其中在解題中可以更為清晰的呈現(xiàn)問題特點.在高中數(shù)學(xué)數(shù)列解題教學(xué)中,教師可以引領(lǐng)學(xué)生根據(jù)具體問題應(yīng)用構(gòu)造法,把遞進(jìn)公式進(jìn)行變形,使其結(jié)合數(shù)列的定義來判定類型,最終順利求解.同時,高中數(shù)學(xué)教師可指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)相應(yīng)問題構(gòu)造出等差數(shù)列或者等比數(shù)列,讓他們運用數(shù)列的性質(zhì)求解.

        例4已知數(shù)列{an}中,a1=5,a2=2,a3=2an-1+3an-2,(n≥3),求該數(shù)列的通項公式.

        解析本題屬于高中數(shù)學(xué)數(shù)列類解題中的常見題型,給出幾個項的值及等量關(guān)系,求出數(shù)列的通項公式,假如學(xué)生采用直接求解法容易出現(xiàn)錯誤,教師可提醒他們使用構(gòu)造法,對題目中給出的已知信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)臉?gòu)造與變換,使其形成清晰、準(zhǔn)確的解題思路.

        解根據(jù)an=2an-1+3an-2得出an+an-1=3(an-1+an-2),因為a1+a2=5+2=7,{an+an-1}就形成首項是7,公比是3的等比數(shù)列,得出an+an-1=7×3n-1

        又因為an-3an-1=-(an-3an-2),a2-3a1=2-3×5=2-15=-13,{an-3an-1}就形成一個首項是-13,公比是-1的等比數(shù)列,則an-3an-1=(-13)(-1)n-1

        四、應(yīng)用構(gòu)造法解決圖形問題

        針對整個數(shù)學(xué)知識體系而言,主要包括代數(shù)與幾何兩大部分,在高中數(shù)學(xué)解題教學(xué)中應(yīng)用構(gòu)造法時,不僅可以用來處理各種代數(shù)問題,還能夠解決幾何圖形問題.具體來說,在高中數(shù)學(xué)解題教學(xué)中,處理解析幾何或者立體幾何類的問題時,教師可以引導(dǎo)學(xué)生把構(gòu)造法同數(shù)形結(jié)合思想有機結(jié)合在一起,按照題目中的數(shù)量關(guān)系對圖形展開構(gòu)造,使其結(jié)合直觀化的圖形來分析抽象化的數(shù)學(xué)問題,由此降低解題難度,輔助他們準(zhǔn)確、快速的求得問題答案.

        解析教師可以提示學(xué)生運用構(gòu)造法分析題目中的式子cosα2+cosβ2+cosγ2=1,使其同長方體對角線的形式來連接,構(gòu)造出以下圖形,在長方體ABCD-A1B1C1D1中,將∠α、∠β、∠γ看作是長方體對角線BD1和三條側(cè)棱的夾角,其中三條側(cè)棱AB、BC和BB1的長分別是a、b、c.當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c時,不等式取等號原問題就能夠得到證明.

        例6 已知x,y都是正實數(shù),x2+y2-3=xy,求x+y的最大值.

        解析學(xué)生可以利用x2+y2-3=xy的結(jié)構(gòu)聯(lián)想到三角形中的余弦定理,那么能夠采用構(gòu)造法來構(gòu)造△ABC,繼而借助解三角形中求解周長的取值范圍來解決問題.

        在高中數(shù)學(xué)解題教學(xué)實踐中,教師需意識到構(gòu)造法的特殊性與作用,引領(lǐng)學(xué)生深入理解構(gòu)造法的含義,掌握構(gòu)造的目的,使其結(jié)合不同類型的題目探討構(gòu)造法的具體應(yīng)用技巧,知道這是一種既常用又極具創(chuàng)新意義的解題思路,讓他們創(chuàng)造性解答題目,提高解題水平.

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