陳榮凡
數(shù)學家克萊因認為:“數(shù)學的直觀就是對概念、證明的直接把握”,心理學家則認為“直觀是從感覺的具體的對象背后,發(fā)現(xiàn)抽象的、理想的能力”,在數(shù)學教學中,運用數(shù)形結合思想,借助幾何直觀,使某些抽象的數(shù)學問題具體化、形象化,能夠把抽象思維演化為形象思維,能夠開發(fā)學生的創(chuàng)造激情,有助于把握數(shù)學問題的本質,更好發(fā)現(xiàn)數(shù)學問題的思路,從而避免復雜的推理與計算,簡化了解題的過程,同時形成良好的思維品質,縱觀近年來的數(shù)學試題,巧妙運用數(shù)形結合思想方法解決一些抽象的數(shù)學問題,“以形助數(shù)”可起事半功倍的效果,下面筆者結合自身的高中數(shù)學教學實踐,就高中數(shù)學教學中如何倡導以形助數(shù),培養(yǎng)思維品質,談談個人的一些思考.
1 借助直觀感知,以形助數(shù)
幾何直觀貫穿在整個數(shù)學學習過程中,教師通過重視直觀感知,重視數(shù)形結合等方法,培養(yǎng)學生幾何直觀能力,如在三棱錐外接球表面積問題中,若能結合幾何直觀進行求解,則可起到事半功倍的效果,在橢圓方程求解中同樣也可數(shù)形結合,直觀感知,則水到渠成,同時通過重視直觀感知,增強了學生的邏輯思維能力,培養(yǎng)了學生的思維品質,
例1 (2015年高考新課標Ⅱ卷·理9)已知A,B是球O的球面上兩點,∠AOB= 90°,C為該球面上的動點,若三棱錐O-ABC體積的最大值為36,則球O的表面積為(? )
A.36π
B.64π
C.l44π
D.256π
解析如圖1,底面AOB的面積為定值,由可直觀感知得,當點C位于垂直于面AOB的直徑端點時,三棱錐O-ABC的體積最大,設球O的半徑為R,
解析本題給定的4個點恰有三點在橢圓C上,首先要判定這4個點中哪三點在橢圓上.從幾何直觀考慮,橢圓關于其長軸、短軸是對稱的,考慮四個點的對稱性可以判斷哪些在橢圓,根據(jù)橢圓對稱性,必過P3,P4,又P4橫坐標為1,橢圓必不過P1,
2 借助轉化思想,以形助數(shù)
函數(shù)與方程思想是中學數(shù)學的基本思想,其蘊含轉化思想,函數(shù)問題可轉化為方程問題來求解,方程問題亦可轉化為方程問題來求解,通過轉化,借助函數(shù)圖象使問題迎刃而解,
例3已知方程2-x+X2=3,則其實數(shù)解的個數(shù)為——.
解析原方程是指數(shù)與二次的“超越”方程,直接求解困難,可將問題進行轉化,借助轉化思想,轉化為求兩個函數(shù)圖象的交點的個數(shù)問題,原方程可轉化為3-X2=2-x,此時,得到y(tǒng)=3-X2,y= 2-x,借助圖象(如圖2)可知有2個交點,故方程有2個實數(shù)解,
解析求函數(shù)的零點的問題一樣可轉化為求兩個函數(shù)圖象的交點的個數(shù)問題,借助的一樣是轉化思想,此類問題借助圖形做出定性判斷是解題的常用思路,本題可做出y=f(x)的圖象,如圖3,而y=alxl的圖象如圖“V”形,欲使兩圖象有4個交點,借助圖象可知以∈(1,2).
3 借助特殊思想,以形助數(shù)
特殊與一般思想是中學數(shù)學的一種重要的數(shù)學思想和方法,解決問題時,以特殊問題為起點,從解決特殊問題的規(guī)律中,尋求解決一般問題的方法和規(guī)律,又用以指導特殊問題的解決,在有關問題中,抓住其特殊之處,特別是圖形的特殊情形,以形助數(shù),大大簡化了解題的過程,
例5 (2015年高考全國課標I卷·理16)在平面四邊形ABCD中,∠A=∠B=∠C=75°,BC=2,則AB的取值范圍是____.
解析本題乍一看,無從入手,借助圖形,利用極限思想,考慮D點在特殊位置,把問題轉化為解三角形的問題,利用正弦定理即可解決問題.
4 借助幾何意義,以形助數(shù)
幾何意義即幾何圖象所具有人直觀性質,借助幾何意義,可使代數(shù)問題幾何化,從而利用幾何圖形(幾何知識)解決代數(shù)問題,
以形助數(shù),數(shù)形結合,充分利用幾何圖形的直觀性,簡單簡捷地解決高中數(shù)學問題,讓我們感受借助圖形求解數(shù)學問題的魅力如所在,而在教學中,如何更好地倡導以形助數(shù),培養(yǎng)學生的思維品質,是每個數(shù)學教育工作者都應該深思的問題.