□ 海南省儋州市第五中學 雷榮強
初中數(shù)學解題存在很強的靈活性。有的數(shù)學題不只一種解法而有多種解法,有的數(shù)學題用常規(guī)方法解決不了,或者運用起來運算量大,耗時多,要用特殊方法。因此,運用特殊值法解題在升學考試中至關(guān)重要,是“小題小做”的重要策略,不能忽視。本文就特殊值法在解決初中數(shù)學中的應用,現(xiàn)從以下幾個方面做些探討。
在初中階段部分數(shù)學法則可以采用特殊值法進行推導,例如有理數(shù)的運算法則、整式的運算法則的推導,在教學過程中,教師可以先不給出運算法則,而是先給一些與法則相關(guān)的數(shù)值的運算,然后由學生自己探究、歸納出運算法則。在探究新知的過程中讓學生體會從特殊到一般,從具體到抽象的認識過程,讓學生在自主實踐中獲得運算法則,從而構(gòu)建新的知識體系,便于公式的理解與記憶,現(xiàn)舉例說明。
例1同底數(shù)冪的乘法法則的推導過程:
根據(jù)冪的意義填空:
觀察一下上面各題有什么共同特點?等式左右兩邊的底數(shù)、指數(shù)有什么關(guān)系?
引導:如果把a3·a4中的指數(shù)3和4分別換成字母m和n(m,n為正整數(shù)),你能寫出am·an的結(jié)果嗎?
歸納:同底數(shù)冪的乘法法則:am·an=a(m+n)(m,n 為正整數(shù))。就是說,同底數(shù)冪相乘,底數(shù)不變,指數(shù)相加。
小結(jié):以上就是同底數(shù)冪的乘法法則的推導過程,在推導過程中,教師運用特殊值法,取一些特殊數(shù)值的運算,讓學生自己根據(jù)已學過的知識進行運算,引導學生探究、歸納出同底數(shù)冪的運算法則。
在數(shù)軸中經(jīng)常碰到這樣的問題,在一個數(shù)軸上給出大概位置的幾個點,即不能讀出準確數(shù)字,如何比較這些點之間的數(shù)量關(guān)系呢?對于此類數(shù)軸上的問題,可以采用特殊值法,對這些點進行賦值運算,比較他們之間的數(shù)量關(guān)系,現(xiàn)舉例說明。
例2(2009年江蘇省中考題)如下圖1所示,數(shù)軸上A,B兩點分別表示實數(shù)a,b,則下列結(jié)論正確的是( )A、a+b>0 B、ab>0 C、a-b>0 D、|a|-|b|>0
解:由圖 1 知,0<a<1,b<-1,不妨令 a=0.5,b=-1.5,則 a+b=-1<0,ab=-0.75<0,a-b=2>0,|a|-|b|=1<0,綜合各個選項,只有C項正確,故選C
小結(jié):對于此類問題,特殊值法是最有效的武器。其求解關(guān)鍵在依據(jù)題意,選準特殊值驗證。賦予我們常見的特殊值去求解,從而使得解題過程既簡便又快捷。
在不等式中經(jīng)常會碰見這樣的題型,給出一些未知量的范圍,然后讓你比較與這些未知量有關(guān)的代數(shù)式的大小。在平時的教學過程發(fā)現(xiàn),學生遇到這類客觀題時感覺很難,無從下手似的,而特殊值法在解決這類題型時有它的獨特優(yōu)勢,請看下面例題。
例3(2006年天津市中考題)若0<x<1,則x,x2,x3的大小關(guān)系是( )
解析:常規(guī)法:Q0<x<1,兩邊同時乘以x得0<x2<x,
兩邊同時乘以 x 得 0<x3<x2,∴x3<x2<x,故選 C特殊值法 Θ0<x<1而有 x3<x2<x ,故選 C。
小結(jié):兩種方法一比較發(fā)現(xiàn)特殊值法更直觀,更容易讓學生理解;通過對比,我們發(fā)現(xiàn)在考試中運用特殊值法更能提高解題效率。
變式題:如果a<0,a+b>0,把a,--a,b,--b用“>”連結(jié)應是( )
(A) a>-a>b>-b (B)b>-b>-a>a
(C) b>-a>a>-b (D)-a>a>b>-b
A、x≤1 B、x≥1 C、x>1 D、x<1
解析:這是一道客觀題,觀察四個選項,不難發(fā)現(xiàn),通過運用特殊值法對自變量x取三種值:大于1,等于1或小于1,就可以做出選擇了,下面分情況取值:(1)當 x>1 時,即令x=2,則,自變量x無意義,故x<1不可以,得出選項是答案B。
A、x≤1 B、x≥1 C、x>1 D、x<1
小結(jié):在平時的測試與練習中,發(fā)現(xiàn)有學生經(jīng)常把例4答案選C,變式題答案選B,造成出錯的原因是x是否等于1的問題,如果能采用特殊值法賦值x=1,代入計算,就能很好的解決這個問題了。
一般地,用數(shù)值代替代數(shù)式里的字母,按照代數(shù)式中的運算關(guān)系計算得出的結(jié)果,叫做代數(shù)式的值。若已知條件不知字母所取的數(shù)值,而是給出一些含有字母的方程,同時求解字母的值比較困難時,這種求代數(shù)式的值比較復雜,我們一般采用整體代入法進行求代數(shù)式的值,但有時運用特殊值法更簡便,請看下面例題。
例 5、已知 a+b=3,ab=2 則 a2+b2=__________。
解析:本題就是上面所談到的一種比較復雜情況下的求代數(shù)式的值,接下來分別采用上面提到的兩種方法解答:
(1)整體代入法:a2+b2=a2+2ab+b2-2ab(a+b)2-2ab,將 a+b=3,a+b=2 代入,得;a2+b2=(a+b)2-2ab=32-2×2=5
(2)特殊值法:觀察已知條件,令,,則
小結(jié):上面例題運用了兩種解題方法,不難發(fā)現(xiàn),在能運用特殊值法的情況下,運用特殊值法能更快速,更簡單的求出代數(shù)式的值,這也說明了特殊值法是求代數(shù)式值中的一種簡便方法。
在一些看似復雜的幾何問題中,常??梢赃\用特殊值法來進行求解,請看下面例題。
解析:此題若不用特殊值法需要去尋找兩者的數(shù)量關(guān)系,而這些關(guān)系還要靠字母體現(xiàn)出來。操作起來比較復雜,若用特殊值法,數(shù)量關(guān)系明了,能輕松順利地解答。請看下面的特殊值法:設原來圓柱半徑為1,高為4,則后來圓柱半徑為4,高為1。
則原來圓柱體積為4л,后來圓柱體積為16л。
因此后來圓柱體積是原來圓柱體積的4倍,故選答案D。
在平時的教學過程中,我們發(fā)現(xiàn)函數(shù)的學習對于初中生來說是一大難點,很多學生抱怨函數(shù)比較抽象,難理解,比較難學,如果在一些函數(shù)的題型中適當?shù)倪\用特殊值法,將抽象的問題直觀化,對于學生來說就容易理解了,現(xiàn)舉例說明特殊值法在函數(shù)中的一些應用。
例7、已知一次函數(shù)y=-3x+1上兩點坐標分別為A(x1,x1),B(x2,x2),當 x1<x2時,試比較 y1__________y2
解析:常規(guī)法:比較一次函數(shù)上兩點坐標A、B函數(shù)值y1,y2的大小,因為這里的K=-3<0,根據(jù)一次函數(shù)的性質(zhì)可知,函數(shù)值y隨x的增大而減小,所以當x1<x2時,反而 y1>y2,
特殊值法:令x1=0,則y1=3×0+1=1,令x2=1,則y2=3×1+1=-2,很顯然 y1>y2。
小結(jié):兩種方法一比較,發(fā)現(xiàn)運用特殊值法,將一個抽象的問題具體化,更直觀,有利于學生的理解。
命題是可以判斷真假的,要判斷一個命題是真命題,可以用演繹推理加以論證;而要判斷一個命題是假命題,只要舉出一個反例子,說明該命題不成立即可,而何為舉反例呢?即舉出一個符合該命題條件而不符合該命題結(jié)論的例子,運用特殊值法來舉反例,能讓我們迅速判斷一個命題為假命題,現(xiàn)舉例說明。
例8、判斷下列命題是真命題還是假命題,若是假命題,舉出一個反例加以說明:
兩個銳角的和等于直角;
若|a|=|b|,則 a=b;
解析:(1)假命題,反例:運用特殊值法將兩個銳角可以分別取 30°,45°,而 30°+45°=75°,不等于直角,從而判斷是個假命題;
(2)假命題,反例:將a,b兩個字母取特殊值,例如a=1,b=-1,|a|=|b|,但是 a≠b,從而判斷是個假命題。
上述的實例說明,特殊值法是解決數(shù)學問題的一種重要方法,往往能起到事半功倍的效果。數(shù)學家希爾伯特曾講過:“在討論數(shù)學問題時,我相信特殊化比一般化起更為重要的作用”,因此在平時的教學過程中,不僅要學生學會一些常規(guī)解題方法,而且要學會運用特殊值法,這樣有助于培養(yǎng)學生一題多解,一題巧解的能力。