江蘇省蘇州市吳中區(qū)木瀆金山高級中學(xué) 顧維維
“冰凍三尺非一日之寒”,要讓學(xué)生能夠熟練掌握數(shù)形結(jié)合的思想方法,首先應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生具備數(shù)形結(jié)合的意識,這要求我們教師必須在平時的教學(xué)中經(jīng)常滲透數(shù)形結(jié)合的思想方法,要注意培養(yǎng)學(xué)生這種思想意識,爭取做到見數(shù)思形,見形想數(shù)。
分析:由于本題所給函數(shù)解析式結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,沒用明顯突破點,運用常規(guī)辦法難度較大,而且過程煩瑣。仔細觀察,可以發(fā)現(xiàn)題目所求可以看成是兩段距離差值的最大值,將“數(shù)” 化成“形”來解決,值得一試。
如圖所示,結(jié)合圖形可知,當A,B,P三點共線時,f(x)最小,此時
分析:題目已知的是分別關(guān)于a,b和c,d的兩個方程,很一般,但是所求的形式卻給了我們很好的靈感,它不就是兩點間距離的平方嗎?而這兩點分別在所給方程對應(yīng)的函數(shù)曲線上,那么強烈的數(shù)形結(jié)合意識便油然而生。
通過這兩個例題可以看出,在平時教學(xué)中主動設(shè)置類似問題,引導(dǎo)學(xué)生仔細審題,認真觀察,找到數(shù)形結(jié)合的契合點或者突破點,逐步培養(yǎng)數(shù)形結(jié)合的意識,由于數(shù)形結(jié)合是直觀想象(數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)要素之一)的重要內(nèi)容,所以數(shù)形結(jié)合思想的滲透過程也是對學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)過程。
(1)若f(x)≥0,求a的值;
分析:(1)問的解法很多,比如對a與0比較,進行分類討論,或者參變分離,求導(dǎo),求最小值等等。事實上,本題還可以通過數(shù)形結(jié)合來研究,當然,這種方法不一定最簡單,筆者單純從研究角度考慮本題的第(1)問。
解:令f(x)≥0,即x-1≥alnx,若a<0,不妨取則顯然不合題意。a=0時,取則 f(x)<0,同樣不合題意,故a>0。
由于x-1≥alnx,該不等式所表示的含義可以這樣理解:定直線y=x-1恒在過定點(1,0)的曲線y=alnx的上方,當a=1時,y=alnx在(1,0)處的切線是y=x-1,如下圖中曲線C1所示,符合題意;
當a>1時,如曲線C2,不符合題意;
當0<a<1時,如曲線C3,不符合題意。
所以,要滿足定直線y=x-1恒在曲線y=alnx的上方,當且僅當a=1。
思維發(fā)散:事實上,本題還可以換個角度去研究,根據(jù)前面的分析可知a>0,則x-1≥alnx可變形為那么問題轉(zhuǎn)化為動直線恒在定曲線的上方,
當a=1時,y=alnx在(1,0)處的切線是y=x-1,結(jié)合下圖,符合題意;
當a>1時,此時直線如下圖l1所示,與y=lnx交于另一點A,不符合題意;
當0<a<1時,此時直線如下圖l2所示,與y=lnx交于另一點B,不符合題意;
綜上可知,a=1。
評注:本題以高考題為研究背景,運用數(shù)形結(jié)合,從多角度來展開探討,在課堂上做開放性研究,教師適當引導(dǎo),目的是要讓學(xué)生知道如何去除問題表面,抓住數(shù)形結(jié)合的本質(zhì),同時又感受到數(shù)形結(jié)合的魅力,強化學(xué)生對數(shù)形結(jié)合的深刻理解,增強學(xué)生對數(shù)學(xué)的興趣和輕松面對高考的信心。
在高中的教學(xué)中,我們經(jīng)常會遇到許多相似的題目,這些題目大多數(shù)我們都很熟悉,作為教師,我們應(yīng)該善于總結(jié),發(fā)現(xiàn)內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律,形成知識體系,傳授給學(xué)生,這樣做能夠開闊學(xué)生思維,增強學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)信心,同時可以有效避免題海戰(zhàn)術(shù)以及學(xué)生一做就錯,再做再錯導(dǎo)致的消極學(xué)習(xí)心理。
評注:兩種解法首先均是利用y=ax(a>1)的單調(diào)性得到以c,d為根的方程,解法1為常規(guī)解法,但解方程和不等式過程比較煩瑣,而解法2比較靈活,首先對方程進行變形,轉(zhuǎn)化為與常數(shù)函數(shù)y=lna的圖像有兩個交點問題,數(shù)形結(jié)合,答案一目了然。
當然,此時應(yīng)趁熱打鐵,乘勝追擊!
分析:本題若用一般方法解決,難度較大,若考慮數(shù)形結(jié)合,以函數(shù)的性質(zhì)為依托,對函數(shù)進行適當變形,將原函數(shù)存在零點轉(zhuǎn)為兩條曲線有交點,那么問題便可迎刃而解。
圖(1)
圖(2)
數(shù)形結(jié)合的思想方法應(yīng)始終貫穿在數(shù)學(xué)教學(xué)中,具體可以根據(jù)所授內(nèi)容,結(jié)合學(xué)生實際情況,在我們的課堂教學(xué)和課后訓(xùn)練中不斷滲透“數(shù)形結(jié)合”思想,事實上,這也是對學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)過程,在這個過程中,讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)的魅力,增強其學(xué)習(xí)的興趣和信心,快樂學(xué)習(xí),同時也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和解題能力。
在數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)和教學(xué)中,我們要仔細觀察,善于總結(jié),總結(jié)好的理論與思想,好的教學(xué)方法與對策,并實實在在地落實到每一節(jié)數(shù)學(xué)課堂中,切實提高教學(xué)實效。