数字与形状组合应用中的误差分析_数形结合论文

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“数形结合”是一种极富数学特点的信息转换,也是一种重要的数学思想.正如华罗庚先生所说:“数缺形时少直观,形缺数时难入微;数形结合百般好,隔离分家万事休”.然而,在具体实施“数形结合”时,要由“形”观察出“数”,由“数”构造出“形”,这中间的“观察”、“构造”往往缺少严谨的逻辑推理.特别是,当构图不准确、不完整或不具有一般性时,数形之间并不等价,以致造成错觉性的解题失误或片面性的疏漏.另外,有时数形转换虽然等价,但却因方法不当无法解决问题.下面就“数形结合”应用中的几种应注意的问题深入剖析,以供参考.

一、注意图形的完整性

有些数学问题所对应的图形可能不止一个.但是,在作图过程中,学生容易只画出自己最为习惯、熟悉的图形,从而导致所作图形不完整,求解出错.

剖析 上述解法错在函数y=f(x)的图象没有完整画出解题所需要的部分.正确解法如图2,故交点个数为4.

例2 是否存在同时满足下列条件的双曲线:(1)渐近线方程为x±2y=0;(2)定点A(5,0)到双曲线上的动点P的最小距离为.如果存在,求出此双曲线;如果不存在,说明理由.

二、注意数形转换的等价性

“数”与“形”的转换,是借助一些基本知识、原理、方法、概念实现的,在转换的过程中,倘若对于这些基本知识、原理、方法、概念理解不到位,求解就会出错.

三、注意图形的存在性

“数形结合”法的优点在于可以使抽象的问题直观化.但若画图时忽视图形的存在性,只凭主观想象,无中生有,则会造成错解.

例5 判断方程lnx-x+1=0的实根个数.

错解 将原方程化为lnx=x-1,令f(x)=lnx,g(x)=x-1,在同一直角坐标系中作出图象,如图8或图9.可以很容易判断出有两个实根.

剖析 考察此解是否合理,可以令h(x)=lnx-x+1,则h(1)=0.

由h'(x)=-1>0,解得0<x<1.所以y=h(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,从而在x=1处有极大值h(1)=0.所以原方程只有一个实根x=1,即图8、图9均不正确.正确图形如图10,f(x)与g(x)在点(1,0)处相切.

四、注意避免循环论证

许多时候,图形的直观结论是依靠数式关系来刻画的.此时,若用图象的直观结论(未经严密论征)来证明数式关系,便往往会步入循环论证的逻辑错误中.

五、注意避免数形互换失灵

在探索解题思路时,用几何方法还是代数方法,取决于哪种方法简单可行、适合学生,而不能刻板地流于模式——代数问题用几何方法,几何问题用代数方法.

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