韋有禮
摘要 “合分割補(bǔ)”思想是整個中學(xué)階段中一個非常重要的思想,它在代數(shù)和幾何方面應(yīng)用廣泛,這四個字中“合”即為“合并”之意,“分”即為“分開”、“拆開”之意,“割”與“補(bǔ)”是相互的。本文通過擷取教學(xué)過程中的幾個例子來展現(xiàn)這種思想,幫助學(xué)生能夠有所啟發(fā),培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性。
關(guān)鍵詞:合分割補(bǔ),數(shù)列,函數(shù),不等式
一、在數(shù)列中應(yīng)用
例:寫出下列數(shù)列通項公式
分析:求數(shù)列的通項公式要尋找項與序號之間的關(guān)系。第一個數(shù)列可看出 是1 個-1, 是2個-1 相乘, 是3個-1相乘,因此 。再來
求第二個,第二個與第一個數(shù)列有沒有一點關(guān)系呢?這是一個擺動的數(shù)列,它能否轉(zhuǎn)化成第一個數(shù)列呢?此時就需要利用割補(bǔ)法去求
了,由于3與5的中間數(shù)是4,這里如果每一項都割掉中間數(shù) 的話,那么這個數(shù)列就變成 它和第一個數(shù)列是一樣的,這樣就可以寫出通項公式,并補(bǔ)上割掉的數(shù),即 。類似地,第三個數(shù)列也要割掉中間數(shù) ,但此時變成 ,而這個數(shù)列恰好是第一個數(shù)列的1.5倍,因此數(shù)列的通項公式為 。
二、在函數(shù)中的運(yùn)用
我們在小學(xué)學(xué)習(xí)分?jǐn)?shù)的運(yùn)算法則時,有這樣一條:同分母分?jǐn)?shù)相加減,分母不變,分子相加減。這條性質(zhì)的逆向用代數(shù)式表示為:
,雖然等式很明顯,但卻蘊(yùn)含著非常重要的合分思想。
例:求下列函數(shù)的值域
分析:這三個函數(shù)都是分式函數(shù),不是熟悉的初等函數(shù),但都可利用
這條性質(zhì)將其拆分為熟悉的初等函數(shù)。如第一個函數(shù)可化為
,
那么當(dāng) 時, ,從而第一個函數(shù)值域為(2,3)。第二個函數(shù)當(dāng) 時,容易得到
從而函數(shù)值域為 。第三個函數(shù)在分解時候較為復(fù)雜,在這里采用整體思想,即把分母 看做一個整體,分子部分用這個整體來表示,則
由于 項展開比 項多出了 ,所以要減去這部分,實際上這里還是利用割補(bǔ)的思想,當(dāng)然在這里有一個更形象的表述為:“有借有還”思想,即 “借”了 項變?yōu)椋╔+1),然后又“還”出即減去 項,使式子保持等價變形,而后邊的一次項及常數(shù)項也可用分母來表示,這樣處理的目的就是為了“湊”出和分母一樣的式子,再利用分?jǐn)?shù)運(yùn)算性質(zhì)將其拆開:
由于 ,由基本不等式可得
,
所以函數(shù)的值域為 。
暢銷書籍《怎樣解題》中,波利亞提出在解題過程中要將不熟悉的條件轉(zhuǎn)化為熟悉的條件。以上求函數(shù)值域的問題,充分利用了合分割補(bǔ)的思想,把不熟悉的函數(shù)轉(zhuǎn)化為熟悉的函數(shù),這樣問題就會變得更加簡單
三、在一些代數(shù)式的變形中的運(yùn)用
一些代數(shù)式的變形也涉及到這種思想,比如下面例題
例、因式分解
分析:為了分解這三個代數(shù)式,我們先令它們都等于零看做一個方程,比如第(1)個為 ,
觀察很容易發(fā)現(xiàn) 是方程的一個根,那么這個式子必有一個
因式 ,所以 ,
這里為什么 項后邊減去 這一項呢?實際上是為了把最高次 項分解出 這個因式,那么剩下的部分也一定能分解出 因式。這個過程形象地比喻為:有一堆糖果,其數(shù)量是多少不確定,只知道是5的倍數(shù),現(xiàn)在從中取出10塊糖果(即取出數(shù)量是5的倍數(shù)),則剩下部分一定是5的倍數(shù)。第(2)個式子,通過試根可以看出 時, ,故有
第三個方程 試根發(fā)現(xiàn) 時滿足,類比上述過程原式可化為:
例2、證明:命題“如果一個三位數(shù)能夠被3 整除,那么這個三位數(shù)字之和也能被三整除”是真命題。
分析:假設(shè) 是三位數(shù) ,由于實數(shù)是十進(jìn)制的,因此這個數(shù)也可以寫成 ,現(xiàn)在問題轉(zhuǎn)化為 這個數(shù)能夠被3整除,利用合分割補(bǔ)思想我們可以把這個式子分離出一個 ,此時變?yōu)?,由于上式中第一個括號里的數(shù)可以被3整除,因此要使 能夠被3整除,則 一定能夠被3整除。
以上只是筆者從三個方面來簡單介紹合分割補(bǔ)思想的運(yùn)用,當(dāng)然還有很多的地方都利用到此思想,在此就不再一一介紹,合分割補(bǔ)思想是中學(xué)里邊非常重要的思想,我們在平時教學(xué)中要講解好這種思想,提高學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力。