張家豪
(徽縣虞關(guān)鄉(xiāng)初級中學(xué) 甘肅 徽縣 742300)
數(shù)學(xué)思想方法是數(shù)學(xué)的靈魂,它們都具有持續(xù)性、可遷移性,對數(shù)學(xué)課堂教學(xué)具有導(dǎo)向性作用。分類討論思想體現(xiàn)出了人們分析和解決問題的先進智慧,不論是在生產(chǎn)活動、科學(xué)實驗,還是日常生活中都會用到這種思維,它是從古至今人們常用的重要思想方法之一,當然,分類討論思想也符合初中生的思維發(fā)展特點。因此在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師要注重數(shù)學(xué)分類討論思想方法的滲透,它能有效地幫助學(xué)生了解數(shù)學(xué)的解題思路,提升數(shù)學(xué)思維能力。
近幾年來,多地中考數(shù)學(xué)試題中頻繁涉及“分類討論”的有關(guān)問題,既是考查學(xué)生對基本知識與基本技能的靈活運用,又反映出學(xué)生數(shù)學(xué)思維的邏輯性、嚴謹性與思考問題的深度。學(xué)生在解答這類問題時,往往會因考慮不周全而導(dǎo)致失分。因此,在平時的教學(xué)與解題訓(xùn)練中,教師完全可以根據(jù)學(xué)生的實際情況,在課堂教學(xué)中結(jié)合具體內(nèi)容,積極引導(dǎo)學(xué)生通過獨立思考、交流分享等方式,讓學(xué)生從中獲得新的認識、感悟到新的思想內(nèi)涵,努力培養(yǎng)學(xué)生思考問題的條理性和嚴謹性,不斷提高學(xué)生分類討論思想的自覺意識與靈活運用的能力。下面筆者結(jié)合具體案例談?wù)?自己在初中數(shù)學(xué)日常教學(xué)中對分類討論思想運用的一些做法與體會。
定理證明是指數(shù)學(xué)領(lǐng)域中對臆測的定理尋求一個證明,證明定理時,不僅需要有根據(jù)假設(shè)進行演繹的能力,而且需要有某些知覺的技巧,這是一項需要智慧和能力才能完成的任務(wù)。在定理教學(xué)中,我們要多聯(lián)系已有的數(shù)學(xué)知識,多角度探究定理的證明方法,在此過程中加強對分類討論思想的應(yīng)用,讓定理證明教學(xué)更加完美,更具數(shù)學(xué)內(nèi)涵。如人教版9年級上冊第86頁,圓周角定理的證明問題。
教學(xué)分析:圓周角定理:一條弧所對的圓周角等于它所對的圓心角的一半。證明時在☉O上任取一個圓周角∠BAC,沿AO所在直線將圓對折,由于點A的位置不同,折痕會有三種不同的情況,分別是(1)在圓周角的一條邊上;(2)在圓周角的內(nèi)部;(3)在圓周角的外部。折痕所在的位置則充分體現(xiàn)了分類討論的數(shù)學(xué)思想。引導(dǎo)學(xué)生分析第(1)種情況時,可以很簡單的就推導(dǎo)出圓心O點在∠BAC的一條邊上。因為OA=OC,所以∠A=∠C,又因為∠BOC=∠A+∠C所以∠A=1/2∠BOC。對于第(2)(3)種情況,可以通過添加輔助線的方法,將它們轉(zhuǎn)化為第(1)種情況,從而得到相同的結(jié)論。在定理證明題的教學(xué)中通過正確應(yīng)用分類討論思想,使復(fù)雜的問題得到清晰、完整、嚴密的解答。圓周角定理的證明,整個過程不但思路明確,方法簡單,而且可以按照既定的分類步驟有序推進,既能訓(xùn)練學(xué)生數(shù)學(xué)思維的敏捷性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,提升學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng),又能豐富學(xué)生的知識視野,讓原本無處著手的問題分析情況變的有條不紊了。
函數(shù)與方程是初中數(shù)學(xué)“數(shù)與代數(shù)”模塊中最為重要的組成部分,這類問題的解決也一直是數(shù)學(xué)教學(xué)的重點與難點。同時“函數(shù)思想”“方程思想”等又是重要的數(shù)學(xué)思想方法。在解決這類問題時,準確靈活地運用分類討論思想能夠讓解題過程更完善。如在已知函數(shù)y=(t-1)x2+(t-2)(t是實數(shù)),如果函數(shù)的圖像和x軸只有一個交點,求t的值。針對這類包含函數(shù)方程的問題解決中,首先要對涉及的函數(shù)和方程進行具體的以下教學(xué)分析。
教學(xué)分析:本體給定的條件是函數(shù),但不能確定是一次函數(shù)還是二次函數(shù),所以需要根據(jù)t的不同取值,進行分類討論。當t-1=0,即t=1時,函數(shù)就是一個一次函數(shù)y=-x-1,它與x軸只有一個交點(-1,0);當t-1≠0時,函數(shù)就是一個二次函數(shù)y=(t-1)x2+(t-2)x-1,要使得函數(shù)圖像與x軸只有一個交點,需滿足Δ=(t-2)2+4(t-1)=0,得t=0,拋物線y=-x2-2x-1的頂點(-1,0)在x軸上。
又如:關(guān)于x的方程(k-1)x2-4(k+1)x+4k=0,當x在實數(shù)范圍內(nèi)時存在實數(shù)根,求滿足條件的實數(shù)k的取值范圍??吹竭@類問題,教師首先要將x的取值范圍進行針對性的分析,從實數(shù)的范圍界定之后,進而根據(jù)不同的情況開展分類討論分析。
教學(xué)分析:已知并未說明是關(guān)于x的什么方程,因此,就要對二次項系數(shù)是否為0進行分類討論.顯然當k-1=0,即k=1時,該方程可整理為一元一次方程-8x+4=0,解得實數(shù)根。而當k-1≠0,即k≠1時,方程為一元二次方程,由方程存在實數(shù)根的條件,可得Δ=[-4(k+1)]2-16k(k-1)≥0,解得,所以當且k≠1時,方程有實數(shù)根。綜上所述,時,方程有實數(shù)根。上述有關(guān)函數(shù)與方程實際應(yīng)用的解題教學(xué),通過對定義本身的解讀。如果題設(shè)條件中沒有指明相關(guān)字母的取值,那么由于字母本身的不確定性,必須考慮字母所有可能的取值,結(jié)合相關(guān)知識體系進行分類討論。
動態(tài)問題是數(shù)學(xué)中“經(jīng)久不衰”的經(jīng)典問題,圖形中的點、線的運動,構(gòu)成了數(shù)學(xué)中的一個新問題——動態(tài)幾何問題。在解決這類問題時,由于學(xué)生分類討論的意識不敏感,畫動態(tài)變換過程中的靜態(tài)示意圖的習(xí)慣沒養(yǎng)成。對數(shù)學(xué)分類討論思想的重視程度僅限于教師強調(diào)后的被動了解或接受,自主研究、自主提煉意識不到位,數(shù)學(xué)解題策略與思考途徑、步驟等概括不明顯,導(dǎo)致解題過程不完備,錯解、漏解現(xiàn)象迭出。如圖,AB是O的直徑,弦BC=2cm,F(xiàn)是弦BC的中點,∠ABC=60°,若動點E以2cm/s的速度從A點出發(fā)沿著A→B→A方向運動,設(shè)運動時間為t(s)(0≤t<3),連接EF,當ΔBEF是直角三角形時,求t(s)的值。
教學(xué)分析:若ΔBEF是直角三角形,則有兩種情況:∠BFE=90°,∠BEF=90°;在上述兩種情況所得到的直角三角形中,已知BC邊和∠B的度數(shù),即可求得BE的長;AB的長易求得,由AE=AB-BE即可求出AE的長,也就能得出E點運動的距離,根據(jù)時間=路程÷速度即可求得t的值。
解析:∵AB是0的直徑,∴∠ACB=90°,RtΔABC中,BC=2,∠ABC=60°,∴AB=2BC=4cm。①當∠BFE=90°時,RtΔBEF中,∠ABC=60°,則BE=2BF=2cm,故此時AE=AB-BE=2cm,∴E點運動的距離為:2cm,故t=1s,所以當∠BFE=90°時,t=1s;②當∠BEF=90°時,同①可求得BE=0.5cm,此時AE=AB-BE=3.5cm,∴E點運動的距離為:3.5cm,故t=1.75s;③當E從B回到O的過程中,再運動的距離是:2(4-3.5)=1cm,則時間是:1.75+0.5=2.25s。
綜合上面三種情況可以得出這樣的結(jié)論,當t的值為1s或1.75s和2.25s時,ΔBEF是直角三角形。當然某些問題在一級討論的基礎(chǔ)上還需進行二級討論,如第二類當∠BEF=90°時,又分為A→B和B→A兩種情況??傊?,分類的結(jié)果只能讓具體的問題更加細節(jié)化。
在一些實際應(yīng)用問題中,也存在由于變量的不同取值導(dǎo)致結(jié)果不同而需要進行分類討論的情況。解決這類問題時,需分析問題變量在整個過程中的不同取值產(chǎn)生的不同結(jié)果,把他們一一羅列出來,系統(tǒng)地進行分類,才能正確求解,讓問題的解決更趨全面。如某超市五一期間舉行促銷優(yōu)惠活動,方案一:憑50元錢購買會員卡,憑會卡購買超市內(nèi)商品享受八折優(yōu)惠;方案二:若不購買會員,則購買超市內(nèi)商品只能享受九折優(yōu)惠。若按照方案一購買商品應(yīng)付款額為y1元,若按照方案二購買商品應(yīng)付款額為y2元,購買商品的價格為x元請用含有x的代數(shù)式表示y1和y2;購買商品的價格在什么范圍內(nèi),如何選擇購買方案更劃算?生活中這樣的數(shù)學(xué)實際事例比比皆是,要讓數(shù)學(xué)成為學(xué)生解決實際問題的工具,分類討論這一環(huán)節(jié)必不可少。
教學(xué)分析:(1)y1=50+0.8x,y2=0.9x;(2)當y1>y2時,50+0.8x>0.9x解得x< 500;當y1=y2,時,50+0.8x=0.9x,解寫x=500;當y1
綜上所述,分類討論思想在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中可以說是占據(jù)了主流部分,從分類中探討問題,在歸納中分類梳理,從而達到解決問題,掌握方法的教學(xué)目標,這本身就是分類討論思想的優(yōu)勢所在,特別是常常碰見的概率問題,在解題當中更是蘊含豐富的分類討論思想方法,只有合理運用,才能有效解決數(shù)學(xué)實踐中的具體問題。因此,作為初中數(shù)學(xué)教師,只有在教學(xué)中進一步探究分類討論教學(xué)的方法和方式,不斷啟智學(xué)生的思辨能力,并創(chuàng)造性的將分類討論思想融入到具體的數(shù)學(xué)實踐中,才能讓數(shù)學(xué)教學(xué)更加突出具體問題具體實踐探究的意義,才能夯實學(xué)生數(shù)學(xué)思維培養(yǎng)的基礎(chǔ)。