初中數學素育下的思考

【摘要】初中數學教育的目標之一是培養學生的數學解題思維，這不僅是為了解決具體的數學問題，更是為了鍛煉學生的邏輯思維、推理能力和問題解決能力.本文圍繞三個具體的數學問題展開討論，通過不同的解題方法和思維過程，探討如何在初中數學教育中培養學生的數學解題思維.

【關鍵詞】初中數學；解題思維；推理能力

例1 如果方程x2+m－3x+m=0的兩個根是正數，那么實數m的取值范圍是（ ）

（A）m≤1. （B）0<m≤1.

（C）m>1. （D）0<m<1.

解析 要解決這個問題，學生可以采用三種不同的方法.每種方法都能從不同的角度展示初中數學對學生解題思維的培養.

方法1 判別式法

首先，我們知道一個二次方程有實數根的條件是判別式大于等于0.對于方程x2+m－3x+m=0，其判別式為Δ=（m-3）2-4m）.要使根為正數，判別式必須大于0.解這個不等式，我們可以找到滿足條件的m的值.

方法2 根與系數的關系

根據根與系數的關系，對于方程ax2+bx+c=0，如果x1和x2是方程的兩個根，則x1+x2=-ba且x1x2=ca.

對于給定的方程，我們有x1+x2=3-m和x1x2=m.因為根是正數，所以3-m>0，m>0.可以幫助我們進一步確定m的取值范圍.

方法3 圖象法

學生可以畫出函數y=x2+m－3x+m的圖象.因為根是方程的解，所以我們需要找到函數圖象與x軸相交的點.根據題目條件，這兩個交點都應該在x軸的正半部分.通過分析函數的頂點和對稱軸，我們可以細化m的取值范圍.

根據以上三種解法，可以得出正確的答案是（D）0<m<1.根據根與系數的關系，我們知道m>0且3-m>0，即m<3.結合判別式法和圖象法的分析，我們可以進一步細化m的取值范圍：0<m<1.

例2 小明和小紅有一些貼紙，如果小明給小紅一些貼紙，那么小紅的貼紙將是小明的3倍.如果小紅給小明一些貼紙，那么小明的貼紙將是小紅的2倍.小明和小紅各有多少貼紙？

解法1 設立方程解法

假設小明原來有m張貼紙，小紅原來有n張貼紙.

根據問題描述，小明給小紅一些貼紙后，設給出的貼紙數為x，

則m-x=13（n+x）.

小紅給小明一些貼紙后，設給出的貼紙數為y，

則有m+y=2（n-y）.

通過解這兩個方程，我們可以解得m和n的值.

解法2 利用比例關系

根據題目描述“小明的貼紙將是小紅的2倍”，可以設小明和小紅交換的貼紙數使得交換后小明∶小紅=2∶1.

同理“小紅的貼紙將是小明的3倍”可設另一種情況下的比例關系為小紅∶小明 =3∶1.

通過構建比例關系和已知信息，我們可以設立一個方程組來表示這兩種情況，并求解.

解法3 圖形表示法

利用條形圖表示小明和小紅的貼紙數，將小明和小紅貼紙數的增減關系用圖形直觀表示出來，然后根據圖形的比例關系解題，幫助學生直觀理解問題，特別是對視覺學習型的學生非常有效.通過這個問題及其解法，我們不僅考查了學生對分數和比例的理解，還培養了他們運用不同解題策略的能力.

例3 某自行車出租點，前30分鐘的租車費用為10元，超過30分鐘后，每增加10分鐘需額外支付2元.如果小李使用自行車不超過2小時，求小李使用自行車時間與租車總費用之間的函數關系，并根據這個關系，計算小李使用自行車75分鐘時的租車費用.

解法1 分段函數解法

設x表示小李使用自行車的時間（分鐘），y表示租車的總費用（元）.

構建分段函數：當0<x≤30時，y=10.

當30<x≤120時，每超過10分鐘支付2元，可以表示為y=10+2（x-3010）.

當x=75分鐘時，代入分段函數的第二部分計算得到y=10+2（75-3010）=10+2×5=20元.

解法2 圖形表示法

繪制時間－費用圖表：在坐標軸上繪制時間x與費用y的關系.前30分鐘為一段直線，之后以10分鐘為一個單位，每增加2元為一個斜率.

讀取圖表求解：根據圖表，找到x=75時y的值.圖表將直觀顯示費用隨時間增加的情況，便于理解和計算.

解法3 邏輯推理法

基礎費用：首30分鐘費用為10元.

超出費用計算：超過30分鐘，每增加10分鐘費用增加2元.因此，可以先計算超出的分鐘數，然后除以10，乘以2得到額外費用.

即75-30=45分鐘，額外時間4510=4.5，向上取整為5，所以額外費用為5×2=10元.總費用為基礎費用加額外費用，即10+10=20元.

本題展示了如何從不同角度分析和解決一個實際問題，培養了學生使用函數解決問題的能力，同時也強化了他們對分段函數概念的理解和應用.

例4 在等腰直角三角形ABC中，BA=BC，AP=AB，PB=PC，求證∠CAP=15°.

解析 本題目可以利用數形結合的思想，將題干條件和圖形結合起來，通過作不同的輔助線可有多種解題方法.

解法1 如圖1，過點P作PD⊥BC，PE⊥AB.

因為PB=PC，PD⊥BC，

所以點D是BC的中點，BD=12BC，

所以四邊形PDBE是矩形.

因為BC=AB=AP，

PE=BD=12BC=12AP，

所以∠PAE=30°.

因為△CAB為等腰直角三角形，

所以∠CAB=45°，

所以∠CAP=45°-30°=15°.

解法2 如圖2，將ABC進行翻折，得以的四邊形ABCD則是正方形.

因為PC=PB，

所以∠PCB=∠PBC，

所以∠DCP=∠ABP.

因為DC=AB，PC=PB，

所以△DCP≌△ABP（SAS），

所以DP=AP=AB=AD，

所以△ADP是等邊三角形，∠DAP=60°，且∠DAC=45°，

所以∠CAP=15°.

結語

以上就是應用數形結合的思想和三角形的基礎知識，通過構造不同的輔助線，形成不同的圖形，從而達到更好地解決問題的目的.