例谈化归思想在高中数学解题中的应用论文_张红梅

新疆乌鲁木齐市第十九中学 830000

摘 要:本文基于化归思想的基本原则,举例谈了应用化归思想解决高中数学问题的常见类型,如由繁到简的转化,数与形的转化,特殊与一般的转化,函数、不等式与方程的转化,常量与变量的转化,正与反的相互转化等。

关键词:化归与转化 高中数学解题 应用

在研究数学问题时,采用某种手段将问题从一种形式转化为另一种形式,进而达到容易解决问题的目的,这就是转化与化归的思想方法。化归包括等价化归和非等价化归,等价化归后的新问题与原问题实质是一样的,不等价化归则部分地改变了原对象的实质,需对所得结论进行必要的修正。高中数学中的化归大多要求等价化归,等价化归要求转化过程中的前因后果既是充分的,又是必要的,以保证转化后的结果为原题的结果。

一、化归与转化应遵循的基本原则

1.熟悉化原则:将陌生的问题转化为熟悉的问题,以利于我们运用熟知的知识、经验和问题来解决。

2.简单化原则:将复杂的问题化归为简单问题,通过对简单问题的解决,达到解决复杂问题的目的,或获得某种解题的启示和依据。

3.和谐化原则:化归问题的条件或结论,使其表现形式更符合数与形内部所表示的和谐的形式,或者转化命题,使其推演有利于运用某种数学方法或其方法符合人们的思维规律。

4.直观化原则:将比较抽象的问题转化为比较直观的问题来解决。

5.正难则反原则:当问题正面讨论遇到困难时,可考虑问题的反面,设法从问题的反面去探求,使问题获解。

二、化归与转化思想在高中数学解题中主要涉及的基本类型

1.由繁到简,由陌生到熟悉的转化

例:设平面点集A={(x,y)|(y-x)(y- )≥0},B={(x,y)|(x-1)2+(y-1)2≤1},则A∩B所表示的平面图形的面积为( )。

A. π B. π C. π D.

解析:拿到这个题目我们容易想到B集合表示圆内区域,A集合却不好分析,可以转化条件,化繁为简逐步思考:

(1)若A={(x,y)|y-x≥0}该如何着手?不难想到线性规划中不等式所表示的平面区域。

(2)A={(x,y)|(y-x)(y+x)≥0}则表示怎样的平面区域?

(3)若A={(x,y)|(y-x)(y- )≥0}表示怎样的平面区域?

由(y-x)(y- )≥0可知 或者 ,在同一坐标系中做出平面区域如图:

由图像可知A∩B的区域为阴影部分,如何求面积呢?有人可能会想到用定积分,显然运算耗时,小题大做,再仔细观察,两个图像均有对称性,可知,两部分阴影面积之和为圆面积的一半,所以面积为 ,选D。

点评:通过转化条件,将不熟悉和难解的问题转化为熟知的易解的问题,将抽象的问题转化为具体的直观的问题,便于分析问题和解决问题。

2.数与形的转化

许多数量关系的抽象概念若能赋予几何意义,往往变得直观形象,有利于解题途径的探求;另一方面,一些涉及图形的问题如能化为数量关系的研究,又可以获得简捷而一般的解法。这就是数形结合的相互转化。

例:已知y=f(x)是最小正周期为2的函数,当x∈[-1,1]时,f(x)=x2,则函数y=f(x)(x∈R)的图像与y=|log5|x||图像的交点的个数是( )。

A.8 B.9 C.10 D.12

分析:因函数y=f(x)(x∈R)与y=|log5|x||均为偶函数,故研究它们在y轴右侧交点情况即可。作函数图像如图所示,由图可知,当0<x<5时有四个交点,当x=5时有一个交点,在x>5时没有交点,故在y轴右侧交点个数为5,由对称性知,在y轴左侧交点个数也是5。则两个函数图像交点个数为10,选C。

点评:以数解形,结合性质,图形才能更精确,问题才能得到正确的结果,在选择、填空题中利用数形结合的转化思想分析问题、解决问题往往能节约很多时间,减少繁琐的运算。

3.函数、不等式与方程的转化

例:函数f(x)= 1-2log6x的定义域为( )。

分析:(0, 6]根据二次根式和对数函数有意义的条件,

得: 0<x≤ 6。

点评:函数的定义域,二次根式和对数函数有意义的条件,解对数不等式;还有函数、方程与不等式就像“一胞三兄弟”,解决方程、不等式的问题需要函数帮助,解决函数的问题需要方程、不等式的帮助,因此借助于函数、方程、不等式进行转化与化归可以将问题化繁为简,一般可将不等关系转化为最值(值域)问题,从而求出参变量的范围。

4.特殊与一般的转化

一般成立,特殊也成立。特殊可以得到一般性的规律。这种辩证思想在高中数学中普遍存在,经常运用,这也是化归思想的体现。

5.常量与变量的转化

在有几个变量的问题中,常常有一个变元处于主要地位,我们称之为主元,由于思维定势的影响,在解决这类问题时,我们总是紧紧抓住主元不放,这在很多情况下是正确的,但在某些特定条件下,此路往往不通,这时若能变更主元,转移变元在问题中的地位,就能使问题迎刃而解。我们可以选取其中的常数(或参数),将其看作是“主元”,而把其他变元看作是常量,从而达到减少变元简化运算的目的。

6.正与反的相互转化

对于那些从“正面进攻”很难奏效或运算较繁的问题,可先攻其反面,运用补集思想从而使正面得以解决。如函数与反函数的有关问题,对立事件的概率、间接法求解排列组合问题,举不胜举。

三、化归思想在高中数学解题中应用时应注意的问题

化归作为一种思想方法,应包括化归的对象、化归的目标,以及化归的方法、途径三个要素。因此,化归思想方法的实施应有明确的对象,设计好目标,选择好方法,而设计目标是问题的关键。设计化归目标时,总是以课本中那些基础知识、基本方法以及在应用上已形成固定的问题(通常称为规范性问题)为依据,而把要解决的问题化归为成规律问题(即问题的规范化)。在此思想指导下,解决数学问题就是未知与已知转化的过程。这个过程需注意以下几点:

1.熟练、扎实地掌握基础知识、基本技能和基本方法是转化的基础;丰富的联想、机敏细微的观察、比较、类比是实现转化的桥梁;培养训练自觉的化归与转化意识需要对定理、公式、法则有本质上的深刻理解和对典型习题的总结和提炼,要积极主动有意识地去发现事物之间的本质联系。“抓基础,重转化”是学好中学数学的金钥匙。

2.为了实施有效的化归,既可以变更问题的条件,也可以变更问题的结论,既可以变换问题的内部结构,又可以变换问题的外部形式,既可以从代数的角度去认识问题,又可以从几何的角度去解决问题。

3.注意紧盯化归目标,保证化归的有效性、规范性。化归能不能如期完成,与化归方法的选择有关,同时还要考虑到化归目标的设计与化归方法的可行性、有效性。

4.注意化归的等价性,确保逻辑上的正确。

数学思想方法的学习是一个潜移默化的过程,没有一个统一的模式可以遵循,而是在多方领悟、反复应用的基础上形成的,化归也不例外。在解题过程中,我们必须根据问题本身提供的信息,利用动态的思维,多方式、多途径、有计划、有步骤地反复渗透,要善于反思解题过程,倒摄解题思维,回味解题中所使用的思想,去寻求有利于问题解决的化归途径和方法。

参考文献

[1]《2013高三二轮复习专题——转化与化归思想》。

[2]陈秋枫 《探究化归与转化思想在高中数学中的应用》.厦门五显中学。

[3]赵建雄 浅谈化归思想方法在中学数学教学解题中的应用[J].甘肃科技纵,2007,36,(6)。

论文作者:张红梅

论文发表刊物:《教育学》2018年9月总第154期

论文发表时间:2018/10/16

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