分类讨论的数学思想在高中数学学习中随处可见,无所不在,而在教学中,发现很多学生对这类问题往往一知半解,似懂非懂,在考试过程中,对这类问题更是感到困难,束手无策,很难做到答对或完整答对。
那么在教学中,怎么来帮助学生有效地解决分类的问题呢?当然要知道这类问题对学生造成困难的原因,根据教学实践总结为两点。
一、缺乏分类意识,造成漏解,错解
在平常教学中,经常遇到这样的情况,例如,已知:a∈R,ax2+ax+1>0恒成立,求a的范围。很多学生会遗漏a=0这种情况。为什么会出现这种情况,主要原因在于学生平常没有形成良好的思维习惯,审题不仔细,被题目的表面现象所迷惑,认为这就是一个一般的一元二次不等式,完全没想到还有其它的可能。根本没想到要对它分类,结果造成了漏解。针对这种情况可以设问的方式引导启发学生,如问学生:这是一元二次不等式吗?学生往往回答“是”,接着问若a=0呢?这样学生就开始反思了。在平常教学中要不断地这样启发,引导学生,强化学生分类意识,培养学生解题的严密性。
那么哪些问题涉及分类呢?可以归纳为以下几点。
1.涉及到的数学概念是分类进行定义的,如绝对值,就要按>,<,=,进行分类,才能去掉绝对值符号,排列组合问题首先要搞清是分类还是分步,是先分类还是先分步。
2.涉及到定理、公式运算法则等,如等比数列的前n项和公式需要对公比进行分类;如指数函数与对数函数,在讨论函数的单调性时,就必须对底进行讨论。
3.由图形的不确定性引起的分类讨论,如解析几何中对直线的斜率要分存在与不存在进行讨论,立体几何是线与线,线与面,面与面的位关系均有多种可能,要根据题设条件进行讨论。
4.求解的数学问题有多种情况或多种可能。
例.已知{an}是首项为2,公比为 的等比数列,Sn为它的前n项和。
(1)用Sn表示Sn+1。
(2)是否存在自然数c和k,使得 >2成立。
命题意图:本题主要考查等比数列、不等式知识以及探索和论证存在性问题的能力。
知识依托:解决本题依据不等式的分析法转化,放缩、解简单的分式不等式;数列的基本性质。
错解分析:第2问中不等式的等价转化为学生的易错点,不能确定出 Sk-2<c<Sk。
技巧与方法:本题属于探索性题型,是高考试题的热点题型,在探讨第2问的解法时,采取优化结论的策略,并灵活运用分类讨论的思想,即对双参数k,c轮流分类讨论,从而获得答案。
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解:(1)由Sn=4(1- ),得Sn+1=4(1-)= Sn+2,(n∈N*)。
(2)要使 >2,只要<0, 因为Sk=4(1- )<4,所以Sk-( Sk-2)=2- Sk>0,(k∈N*),故只要 Sk-2<c<Sk,(k∈N*),因为Sk+1>Sk,(k∈N*)①,所以 Sk-2≥ S1-2=1,又Sk<4,故要使①成立,c只能取2或3。
当c=2时,因为S1=2,所以当k=1时,c<Sk不成立,从而①不成立。
当k≥2时,因为 S2-2= >c,由Sk<Sk+1(k∈N*)得 Sk-2< Sk+1-2,故当k≥2时, Sk-2>c,从而①不成立。
当c=3时,因为S1=2,S2=3,所以当k=1,k=2时,c<Sk不成立,从而①不成立。
因为 S3-2= >c,又 Sk-2< Sk+1-2,所以当k≥3时, Sk-2>c,从而①成立。
综上所述,不存在自然数c,k,使 >2成立。
5.数学问题中含有参变量。如(m+1)x+4x+1<0需对二次项系数m+1是否等于0进行讨论。
当然一道题目是否需要讨论,什么时候讨论并不是看题目中是否含有参数,而是应看它是否影响继续解题,有些题目一开始就要进行讨论,有些题目则是在解题过程中进行讨论,甚至可以回避讨论.
二、缺乏科学分类的方法.主要表现在分类对象不明确,分类标准不确定,经常出现重漏现象
针对这种情况,要引导学生解决好三方面的问题。
1.分类对象的确定性。对什么东西进行讨论,这是分类的前提。分类时先要确定分类对象的全体是一个怎样的集合,这个集合的元素是什么。
2.分类标准的同一性。按什么标准分类,这是分类的关健,分类标准一经确定,必然突出了对象总体在此标准下的差异,而掩盖了在其它标准下的差异,同一层分类过程,必须按同一标准进。
3.分类过程的逐级性。分成几类讨论,这是分类的终结,例如,已知a∈R,解不等式ax2+2x+1<0。怎样引导学生对这一类问题进行分类呢?首先要找到影响解答这类题的因素。通过分析,可以发现有两点因素影响解题。(1) x的系数影响解的结构形式。(2)方程的根的大小直接影响结果。从这两方面入手,首先令x的系数等于0得到a=0,然后再令判别式等于0又得到a=1。从而可以分成这几类来讨论1.a<0 2.a=0 3.0<a<1 4.a=1 5.a>1共五类。每一类都可以将解集结构形式及根的大小确定下来。
总的来说,分类讨论的一般步骤是先确定标准再恰当分类,然后逐类讨论,最后归纳结论。
论文作者:李锦标
论文发表刊物:《素质教育》2013年12月总第140期供稿
论文发表时间:2014-4-16
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