在講解反比例函數(shù)習(xí)題的過程中,筆者曾兩次遇到“尷尬”的一幕,課堂上有學(xué)生表示:“老師,您的方法太煩了,我有簡便方法.”雖然我硬著頭皮講完,但學(xué)生之后展示的方法確實比我的簡單,作為教師的我都有點汗顏.在之后的章節(jié)測試中,筆者發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生雖然在課堂上對那位同學(xué)的方法贊嘆不已,但最終還是運用了老師講的方法解決問題.這一經(jīng)歷促使筆者深入思考“通性通法”與“特解巧法”的關(guān)系.
1 第一次教學(xué)經(jīng)歷
如圖1,一次函數(shù)y=2x+6與反比例函數(shù)y=kx的圖象交于A,B兩點,與x軸交于點C,A′是點A關(guān)于x軸的對稱點,連接A′B,A′C,若△A′BC的面積為4,則k的值為.
大部分學(xué)生都會通過聯(lián)立方程,求出A,B的坐標,思維障礙在于怎樣用所設(shè)的字母表示三角形的邊,因此,筆者順著學(xué)生的思維,重點落腳解決障礙,給出通常的解法.
解法1:如圖2,連接AA′.聯(lián)立y=2x+6,y=kx,整理得2x2+6x-k=0.
設(shè)Aa,ka,Bb,kb,由韋達定理,得a+b=-3,ab=-k2.
對于y=2x+6,令y=0,得x=-3,則C(-3,0).
令x=a,得y=ka.因此AA′=2ka.
在△ABA′中,AA′邊上的高為a-b,所以S△A′AB=12·2ka·(a-b);
在△ACA′中,AA′邊上的高為a+3,所以S△A′AC=12·2ka·(a+3).
故S△A′BC=S△A′AC-S△A′AB=ka(3+b)=4.
把ka=2a+6代入,得(2a+6)(3+b)=
6(a+b)+2ab+18=-k=4,故k=-4.
本來學(xué)生順著老師的思路,找到了解題的路徑,感覺頗有收獲,但此時一位學(xué)生給出了他的方法,打破了這一氛圍.
解法2:如圖3,連接AA′,交x軸于點H,記一次函數(shù)y=2x+6的圖象與y軸的交點為E,連接EH,AO,A′E.
由反比例的性質(zhì),可得BC=AE,則S△A′BC=S△A′AE=4.
由點A,A′關(guān)于x軸對稱,得
S△A′AE=2S△HAE.
由AA′平行于y軸,得
S△HAE=S△HAO=12|k|=2.結(jié)合k<0,解得k=-4.
顯然學(xué)生的解法更加簡單,其他同學(xué)都向他投去欽佩的目光,而對老師的“笨”辦法則頗為不屑.
課后反思:本題的關(guān)鍵是表示△A′BC的面積,筆者講解的方法是設(shè)反比例函數(shù)圖象上點A,B的坐標,用點A,B,C的橫坐標表示出三角形的高,用點A的縱坐標表示三角形的底,再利用面積公式求出三角形面積,進而結(jié)合題意建立等量關(guān)系,利用函數(shù)與方程的知識求出k的值.
學(xué)生的解法首先立足模型“如圖4,任意的直線與反比例函數(shù)圖象相交,都有BC=AE”,再運用“同(等)底等高的兩個三角形面積相等”的性質(zhì)來解題,最后利用k的幾何意義求值.這里用到了轉(zhuǎn)化的思想.
2 第二次教學(xué)經(jīng)歷
如圖5,四邊形ABCD的頂點B,D在反比例函數(shù)y=k1x(k1>0)的圖象上,A,C兩點在反比例函數(shù)y=k2x(k2<0)的圖象上,AD與BC都平行于x軸
,AD=2BC,S△BCD=6,則k1-k2的值為.
學(xué)生會設(shè)反比例函數(shù)圖象上點的坐標,但是不會用所設(shè)的點表示其他的點,因此筆者講解了如下的方法.
解法1:如圖6,過點D作DE⊥BC交BC于點E,設(shè)點B的坐標為a,k1a,點A的坐標為b,k2b.
因為AD與BC都平行于x軸,所以點D的坐標為bk1k2,k2b,點C的坐標為ak2k1,k1a.
因此DA=bk1k2-b,CB=ak2k1-a.又AD=2BC,所以bk1k2-b=2ak2k1-a,
整理得b=-2ak2k1,則DE=k2b-k1a=-3k12a.
因此S△BCD=12BC·DE
=12ak2k1-a-3k12a=34(k1-k2)=6,
解得k1-k2=8.故填答案:8.
某學(xué)生給出的方法如下:
解法2:如圖7,連接AO,DO,BO,CO.設(shè)AD與y軸交于點H,BC與y軸交于點G,則
S△AOD=S△AOH+S△HOD=k12-k22,
S△BOC=S△COG+S△BOG=k12-k22.
所以S△AOD=S△BOC=k12-k22.又
AD=2BC,所以
OH=12OG,則S△AOD=13S△ABD.
由AD=2BC,得S△BCD=12S△ABD=6,所以S△ABD=12,于是S△AOD=4.
因此k12-k22=4,解得k1-k2=8.
課后反思:筆者講解的方法是典型的坐標法,用坐標表示三角形的底和高,再利用面積公式列出方程.坐標法是解決反比例函數(shù)問題的通用方法,所設(shè)坐標的點要有利于表示其他有用的點的坐標.在設(shè)點的坐標時,可以設(shè)橫坐標,也可以設(shè)縱坐標,可以同時設(shè)出橫、縱坐標,利用坐標表示線段的長,找到恰當(dāng)?shù)牡攘筷P(guān)系建立關(guān)于面積的方程.
學(xué)生的解法首先立足模型“如圖8,兩支不同的雙曲線y=k1x(k1gt;0,xgt;0),y=k2x(k2lt;0,xlt;0)構(gòu)成的三角形面積為S△OAB=k1-k22”,再根據(jù)面積一定的三角形底和高的比例關(guān)系求解.解題中,建模是關(guān)鍵.
3 關(guān)于通性通法與特解巧法的思考
3.1 通性通法是基礎(chǔ)
通性通法是解決問題的普適方法,簡單來說,就是指數(shù)學(xué)的主要性質(zhì)與主要思想方法,是延伸性、輻射性較強的數(shù)學(xué)知識與思想方法.“通”指數(shù)學(xué)知識與數(shù)學(xué)方法中最重要、最通用的東西.例如,求反比例函數(shù)比例系數(shù)k的值,一般有兩種通法:(1)求出圖象上的點的坐標,再運用待定系數(shù)法求k值;(2)設(shè)特殊點的坐標,進而表示出其他有用的點的坐標,再尋找等量關(guān)系建立方程求k值.通性通法易于理解、掌握,但有時過程繁瑣,除嚴謹、仔細的態(tài)度外,還需具備一定的運算能力、推理能力、思維能力和綜合能力.
3.2 特解巧法靠積累
特解巧法是指針對某個具體問題的結(jié)構(gòu)特征,觸類旁通地運用所學(xué)知識,通過一定的發(fā)散性思維和創(chuàng)造性思維而獲得的特殊方法.這種方法適應(yīng)面比較窄,理解的人覺得非常簡單,不理解的人甚至不得其門而入,它著眼于提升和創(chuàng)新.平時在反比例函數(shù)的教學(xué)中挖掘并補充的很多知識,比如,圖4、圖8的模型等,利用這些知識點解決問題就是特解巧法,一般比通性通法方便.關(guān)鍵在于平時積累,形成知識網(wǎng)絡(luò),并能靈活匹配.
當(dāng)今數(shù)學(xué)教學(xué)的主導(dǎo)精神是科學(xué)化、體系化,通性通法自然被視為解題的首選,但若只要求學(xué)生學(xué)習(xí)通性通法,一定程度會限制他們的創(chuàng)造力和個人表達的空間;而寄希望于向?qū)W生灌輸解題技巧,鋌而走險追求需要苛刻的天資才能支撐起來的創(chuàng)造性思維,則有悖可靠性的原則.只有兼顧通解和巧解,學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)才能得到更好的發(fā)展.二者就像雕刻家手中的兩種工具,通解如同鑿子,用于揭示問題的大致輪廓,巧解如同刻刀,在細節(jié)的刻畫上更加精確,缺少鑿子和刻刀中任何一個,雕像終究是有缺憾的.