王彤
進入高一,絕大部分學生在數學學習上面臨著一系列巨大挑戰:學習容量明顯加大了,知識的系統性更強了,加上內容的抽象性、思維的嚴密性與邏輯性明顯加強,很多學生在數學學習上會感到很吃力,主要表現在數學解題上:上課聽講時都能理解,但到自己去解題時,各種問題卻接踵而來.其主要原因在于自己沒有形成一定的解題思路,還沒弄清楚題目需要你做什么,或者根據題目條件你能做什么.要想弄清楚該干什么,就要從審題開始.新課標明確指出:高中數學課程對于提高分析和解決問題的能力,形成理性思維,發展智力和創新思維起著基礎性作用.分析和解決問題的能力是指能閱讀、理解對問題進行陳述的材料,能綜合應用所學數學知識、思想和方法解決問題.
例1若不等式x2-ax-b<0的解集為x2
此題看起來比較簡單,絕大部分學生也都能算出正確答案,但從解題過程的嚴密性而言,我覺得是不大滿意的.在講一元二次不等式的解法時,我們通常是把三個二次放在一起,目的是讓學生明確二次函數、一元二次方程、一元二次不等式三者的關系,也就是在處理一元二次不等式的問題時,腦中能形成這樣三角網絡,把不等式的問題轉化為方程問題.所以,我們強調在解題時要有這么一句話:因為不等式x2-ax-b<0的解集為x2
數學學科本身具有精確性、嚴密性及完美性三大特點,而思維的嚴謹性是極其重要的一方面.反映在數學解題過程中,就是要做到思考問題全面、周密而不遺漏任何可能的情況,在推理論證時做到理由充分,條理清楚.
例2已知函數f(x)=-2x2+4x-1,若0 此題是研究二次函數在不定區間上的值域問題,通過審題,我們不難發現,結合二次函數圖像,由于區間的不定,我們無法確定最大和最小值的位置,無法確定就帶來了分類討論.分類討論是數學嚴密性的一種明顯表現,很多學生缺乏嚴密的邏輯推理,會丟三落四,但要想得高分,就要面面俱到.不過,知道分類討論只是完成了解題的第一步,后面還有一塊重要而艱巨的任務:解題.因為當0 有時候,數學解題不是純粹為了解這道題而解題,我們要從一道題的思考、解答中去發現這一類問題的解決通法.我也經常和學生講:要少算就要多想.這兩年高考也是呈現了這樣的特點,計算的量少了,要求學生思考的東西多了.審題,一方面是多思考題目條件可以帶來哪些結論,另一方面我們還要多關注題目條件中所隱含的一些信息,抓住這些信息,我們往往會有一種“柳暗花明又一村”的感覺. 例3幾名大學畢業生合作開設3D打印店,生產并銷售某種3D產品.已知該店每月生產的產品當月都能銷售完,每件產品的生產成本為34元,該店的月總成本由兩部分組成:第一部分是月銷售產品的生產成本,第二部分是其他固定支出20000元.假設該產品的月銷售量t(x)(件)與銷售價格x(元/件)(x∈N*)之間滿足如下關系:①當34≤x≤60時,t(x)=-a(x+5)2+10050;②當60≤x≤70時,t(x)=-100x+7600.設該店月利潤為M(元),月利潤=月銷售總額-月總成本. (1)求M關于銷售價格x的函數關系式; (2)求該打印店月利潤M的最大值及此時產品的銷售價格. 看起來是一道比較簡單的利潤應用題,學生們都能建模,但因為第一問式子的求解直接影響第二問的求解,很多同學第一問都沒能做出來,所以此題的平均得分很低.問題在哪兒?條件中有一個字母a,按以前做題的常理,我們通常要把a求出來的,但我們也發現好像無從求a,于是就會帶著a一直往下做,明知道有問題,但也無力改變.那么問題究竟在哪兒呢?如果仔細觀察,我們會發現34≤x≤60和60≤x≤70這兩個式子,這和我們平常寫的有什么區別嗎?就是60的位置,兩段上都帶了等號.這說明什么問題?于是隱含條件又被挖出:第一段的t(60)和第二段的t(60)應該相等,這樣a就算出來了,所有問題也就迎刃而解. 基本的審題沒有問題時,我們是否關注了隱含條件?如例3,有同學在平常的書寫分段函數時就不注意分斷點的等號問題,所以遇到這個問題時自然就不會注意;有同學盡管知道,但僅僅流于表面形式,并沒有真正理解,所以也不會太在意.只有真正理解了式子的概念意義,如本題,其實是對函數概念的認識.所以,對于嚴密性而言,它是數學的顯著特征,在數學概念的學習時特別重要,概念題往往是考那些學生容易忽視的詞語,恰好那是關鍵,要知道數學概念的嚴密性是很強的,多一個字和少一個字都會對概念描述不準.比如橢圓的定義:平面內與兩個定點F1,F2的距離之和等于常數(大于F1,F2之間的距離)的點的軌跡叫橢圓.如果去掉平面內這個限制,將得到幾何體,對常數也必須限制它大于F1,F2本身的距離,否則也不是橢圓,把和改為差又會得到雙曲線的一支.
例4已知函數f(x)=alnx,若對任意的x∈1,e,都有f(x)≥-x2+(a+2)x恒成立,求實數a的取值范圍.
這是我們在高三復習時經常遇到的一類題:不等式恒成立問題,基本方法就是構造函數求最值,分類變量求最值或者是數形結合.采用直接構造函數,即令g(x)=x2-(a+2)x+alnx,再求g(x)在1,e上的最小值.通過求導,由g′(x)=0x=1或x=a2,發現需要對a2分三種情況討論.采用分離變量法,我們可以先得到a(x-lnx)≤x2-2x,但在兩邊除x-lnx時要說明x-lnx>0,在得到a≤x2-2xx-lnx后,我們令h(x)=x2-2xx-lnx,求導h′(x)=(2x-2)(x-lnx)-(x2-2x)1-1x(x-lnx)2,此時我們發現求導后的式子也不簡單,雖然可以通過提取公因式或者直接研究分子(二次求導)去研究正負,但過程確實很繁瑣.所以此題看起來很常規,但綜合能力要求卻比較高,不管采用哪種方法,都需要學生有很強的毅力堅持計算下去.不過我們再去發現一下,恒成立問題通常是“對任意的x,……恒成立”,結合我們在解決如“已知f(x)=2x+a2x+1為奇函數,求常數a”的題目時的做法,我們不難發現帶特殊值是一個好辦法.所以,當我們把1帶入后就有了a≤-1的結論,從而在第一種做法的基礎上,我們整個過程就簡化了,三種情況討論就只剩下了一種,大有“四兩撥千斤”的快感.
諸如此類題不少見,如在向量中我們有這么一道:兩個半徑分別為r1,r2的圓M、N,其公共弦AB長為3,如圖所示,則AM·AB+AN·AB=.
此題主要運用AB⊥MN的性質實現向量的運算:
可以直接用向量數量積的定義式進行化簡,也可以把AM,AN進行轉化求解,當然在有垂直條件下,建立直角坐標系用坐標求解也是可行的.不過,我們再去細細體會一下題目信息:半徑是r1,r2(帶字母),而結果應該是定值,那么換句話說這個結果應該和半徑沒關系,既然沒關系,那我們就可以給定r1,r2的值,那樣運算起來就沒那么麻煩了(當然,要適當注意合理性,畢竟公共弦長是3).
審題能力是綜合獲取信息、處理信息的一種能力,它需要以一定的知識儲備、認知水平為依托,更需要有良好的讀題習慣、有效的思考方法為保證.在高中階段,對學生進行嚴密的邏輯思維訓練是必不可少的,因為它不僅是創造性數學思維中不可缺少的工具,也是學生今后走入社會從事研究或工作必須具備的良好品質.