北京市中學(xué)數(shù)學(xué)特級教師,現(xiàn)任教于北京市第十二中學(xué);教育部課程改革“全國先進工作者”,教育部“國培計劃”全國中小學(xué)教師培訓(xùn)、班主任培訓(xùn)、校長培訓(xùn)特邀主講專家,受邀為教育部“國培計劃”做有關(guān)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)、班級管理、教師專業(yè)成長等專題報告多場;在《教育研究》《中國教育學(xué)刊》《數(shù)學(xué)教育學(xué)報》《數(shù)學(xué)通報》等學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文500余篇,其中100余篇被中國人民大學(xué)復(fù)印報刊資料《中學(xué)數(shù)學(xué)教與學(xué)》《中小學(xué)教育》全文轉(zhuǎn)載;已出版?zhèn)€人專著《高中數(shù)學(xué)思想方法及應(yīng)用》《高考數(shù)學(xué)命題規(guī)律與教學(xué)策略》《讓高中生學(xué)會學(xué)習》《高慧明數(shù)學(xué)教學(xué)實踐與研究》(叢書)等多部,應(yīng)邀主編、參編教材和教學(xué)著作30余部。
高慧明
配方法是對數(shù)學(xué)式子進行定向變形(配成“完全平方”),通過恰當?shù)呐錅?,使問題明了化、簡單化的解決數(shù)學(xué)計算問題的方法,是初中、高中數(shù)學(xué)教學(xué)中比較常用且重點的方法之一。
配方法使用的最基本的配方依據(jù)是二項完全平方公式[(a+b) 2]=[a2+2ab+b2]。靈活運用這個公式,可得到各種基本配方形式,例如:[a2+][b2]=[(a+b) 2]-[2ab]=[(a-b) 2][+2ab];[a2]+[ab][+b2]=[(a+b) 2]-[ab]=[(a-b) 2][+3ab]=[(a+b2) 2]+[(32b) 2];[a2]+[b2]+[c2]+[ab]+[bc]+[ca]=[12][(a+b) 2+(b+c) 2+(c+a) 2];[a2]+[b2]+[c2]=[(a+b+c) 2]-2([ab]+[bc]+[ca])=[(a+b-c) 2]-2([ab]-[bc]-[ca])=……以及[a3]+[b3]+[c3-][3abc=]([a+b+]c)[12][(a-b) 2+(b-c) 2+(c-a) 2]等。
結(jié)合其他數(shù)學(xué)知識和性質(zhì),相應(yīng)有另外的一些配方形式,例如1+sin2α=1+2sinαcosα=(sinα+cosα)
配方法在解決分解因式、化簡求值、確定代數(shù)式的最值、證明等式、解方程有關(guān)問題、解決二次函數(shù)有關(guān)問題、解決與解析幾何有關(guān)的問題時有著廣泛的應(yīng)用。
如:已知長方體的全面積為11,12條棱的長度之和為24,則這個長方體的一條對角線長為 ??????????????。
A.2[3] ???B.[14] ????C.5 ???D.6
這是一道用配方法化簡求值的題目。解決的關(guān)鍵是將兩個已知和一個未知轉(zhuǎn)換為三個數(shù)學(xué)表示式,觀察和分析三個數(shù)學(xué)式,容易發(fā)現(xiàn)使用配方法將三個數(shù)學(xué)式進行聯(lián)系,即聯(lián)系了已知和未知,從而求解。這也是我們使用配方法的一種解題模式。具體而言,就是先將所給的題設(shè)和所求都轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)表達式,將其配湊成兩個已知式的組合形式,然后設(shè)長方體的長寬高分別為[x],[y],[z],由已知“長方體的全面積為11,12條棱的長度之和為24”而得:
[2(xy+yz+xz)=114(x+y+z)=24]
長方體所求對角線長為[ x2 ?+ ?y2 ?+ ?z 2 ?]= ??[(x+y+z) 2-2(xy+yz+xz)]=[62-11]=5,所以選B。
再如:已知拋物線[y2]=[2px]([p>0)],過動點[M(a,0)]且斜率為1的直線與該拋物線交于不同的兩點[A]、[B],[AB]≤[2p]。⑴ 求[a]的取值范圍;⑵ 若線段[AB]的垂直平分線交[x]軸于點[N],求△[NAB]面積的最大值。
這是一道與解析幾何有關(guān)的問題。直線和圓錐曲線位置的研究一般使用 “設(shè)而不解,整體思維”的方法,弦長公式只有用配方法,才能用韋達定理整體處理。依據(jù)題意,巧設(shè)直線[AB]所在的方程為 [y]=[x-a]與[y2=2px(p>0)]聯(lián)立化簡,有[x2]-2([a+p)][x]+[a2]=0。由直線與該拋物線交于不同的兩點[A、B],則[4(a+p) 2]-[4a2][>0],解得[a>-p2]。設(shè)[A(x1,y1)],[B(x2,y2)],用配方法和點在直線上表示弦長[AB = 2(x1,x2) 2-4x1x2 ?= 2(2a+2p)2-8a2]=[8p(2a+p)≤2p。]因為[4ap+2p2≤p2],[4ap≤-p2],所以[p>0];因為[a≤-p4],則AB的垂直平分線為[y-][y1+y22]=[-(x-a-p)],即[y-p=-(x-a-p)]。令[y=0],[x=a+2p], 則[N(a+2p ,0)],[△NAB]的高[h=][a+2p-a2=2p2=][2p=2p,]則[S△NAB=128p(2a+p)2p=2pp][2a+p=2p2ap+p2,]而[a≤-p2]。由一次函數(shù)的單調(diào)性可知,[a=-p2]時,[△NAB]最大值為[2pp2-p22=2p2]。
值得指出的是,配方法的配方形式靈活多樣,應(yīng)用時要對問題進行認真分析,合理地恒等變形可使問題化難為易。
責任編輯 ?姜楚華