吳月紅
摘 要:分類討論是一種重要的數(shù)學思想和思考方法,其實質(zhì)是將一個較復雜的數(shù)學問題分解成若干個基礎(chǔ)性問題,通過對基礎(chǔ)性問題的解答來實現(xiàn)解決整個問題的思維策略。它有利于提高學生學習數(shù)學的興趣,培養(yǎng)學生思維的條理性和嚴密性。文章通過實例闡述初中數(shù)學中分類討論的應用,分四種情況具體分析分類的原則和方法。
關(guān)鍵詞:分類討論;數(shù)學教學;圖形;參數(shù);動點
中圖分類號:G633.6文獻標志碼:A文章編號:1008-3561(2019)28-0083-02
數(shù)學教學不僅要向?qū)W生傳授數(shù)學知識和技能,還要培養(yǎng)學生的數(shù)學思維能力,讓學生在作業(yè)訓練中學會數(shù)學思維的靈活運用,在問題解答中進行思維的探索。分類討論是一種很好的數(shù)學思想和方法。其不僅考查學生的基礎(chǔ)知識和方法技能,還考查學生思維的深刻性和廣闊性,學生分類討論能力的高低在某種程度上影響其數(shù)學學習的效率和質(zhì)量。本文分別從四種常見的情況出發(fā),對數(shù)學教學中分類討論的實際應用作以探討。
一、 受數(shù)學概念、性質(zhì)、公式的條件限制時
分類討論的實質(zhì)是將整體問題化為部分問題來解決,用增加題設(shè)條件來完成解題過程。教學中的分類過程就是在解決一個問題時,因無法用統(tǒng)一的方法去解決而利用一個標準將復雜的問題簡單化,把大問題劃分成幾個不同形式的小問題,以不同的解答方法逐一討論完成,然后綜合起來,使復雜的問題得到清晰、完整、嚴密的解答。
數(shù)學中有些概念是分類定義的,比如實數(shù)的絕對值,“數(shù)軸上表示一個數(shù)的點與原點的距離,叫做這個數(shù)的絕對值”“正數(shù)的絕對值是它本身,負數(shù)的絕對值是它的相反數(shù),0的絕對值是0”,所以應用這些概念解題時,就需進行分類討論。此外,一些定理、公式等也是有一定的限制條件或有特定的適用范圍的。
比如下面這個問題:
例1:化簡a-2-3-a
本題中沒有給出取值范圍,所以教師要進行分類討論,建議學生在做題的時候畫出數(shù)軸,在數(shù)軸上找到2和3,然后再討論:(1) 當a<2時,(2-a)-(3-a)=-1;(2) 當2≤a<3時,(2-a)-(3-a)=2a-5;(3)當a>3時,(2-a)-(3-a)=1。
運用分類討論思想研究問題,首先要審清題意,認真分析可能產(chǎn)生的不同因素;其次要確定分類的標準,每次分類必須按同一標準進行,不能重復也不能遺漏,以避免出現(xiàn)漏解或錯解的情況;再次是要對每個小問題逐一認真解答,分析歸納出整個問題的正確結(jié)論。
二、 因幾何解題圖形不確定時
幾何是大多數(shù)學生學習的難點,而圖形是幾何學習和研究的核心內(nèi)容,幾何題的解答離不開圖形的分析。有的學生在沒有給出現(xiàn)成的圖形時,往往畫圖不周全,思考不到位。因此,教師在指導學生解答幾何題目時,要有意識地滲透分類討論的思想,培養(yǎng)學生正確合理地利用圖形解題的意識,不能憑一種情況就斷章取義。
例2:CD為等腰△ABC的腰AB上的高,CD=2,tan∠ACD=9/4,則△ABC的長為_____。
這道題目中只有文字描述,沒有給學生畫出圖形,那就要求學生在做題時自己畫圖,因此很多學生就會出現(xiàn)遺漏,畫的圖是銳角等腰三角形,所以答案是4-2。事實上,由于沒有圖,只說是等腰三角形,那么就要討論它是什么等腰三角形,按頂角的度數(shù)分類有銳角等腰三角形、等腰直角三角形、鈍角等腰三角形。因為題目中說 tan∠ACD=,所以肯定不是等腰直角三角形。最后就分兩種情況來討論(如下圖),所以,例2的正確答案是4±2。
在解答這類沒有給出圖形要自己畫圖的題目時,教師要引導學生運用分類討論思想對已知條件進行分析,抓住要點,抽絲剝繭,把復雜的問題簡單化,把未知的內(nèi)容已知化,并學會舉一反三,做到觸類旁通,從而培養(yǎng)學生全面地觀察事物的習慣,訓練學生的邏輯推理能力,優(yōu)化學生的數(shù)學思維品質(zhì)。
三、當題目中含有參數(shù)時
近年來,含參數(shù)問題是各地中考數(shù)學試題中的熱點之一,它不僅考查學生掌握基礎(chǔ)知識和基本技能的牢固程度,還考查學生是否具有較強的分析能力和判斷能力。當題意中含參數(shù)時,就應該用分類討論的思想來解決問題。因為參數(shù)而進行的討論,一般有這樣兩種情況:一是給定命題結(jié)論,由此去探求參數(shù)的取值范圍;二是由參數(shù)的取值范圍去探討命題在參數(shù)的制約下可能出現(xiàn)的各種結(jié)果,從而歸納出原命題的正確結(jié)論。
例3:若關(guān)于x的方程kx2-3x-=0有實數(shù)根,則實數(shù)k的取值范圍是_____________。
學生在做這道題目時最容易獲取的信息是“有實數(shù)根”,這一信息讓學生馬上聯(lián)想到一元二次方程根的判別式Δ≥0即b2-4ac≥0,求出k≥-1,又由于學生的習慣思維覺得這是一元二次方程,二次項系數(shù)不能為0即k≠0,所以學生很容易出現(xiàn)錯誤答案:k≥-1且k≠0。事實上,做這道題目時應該先看到“方程”兩個字,既然是方程,就要分為一元一次方程和一元二次方程進行分類討論。當該方程是一元一次方程時,k=0,求得方程的根為x=-,所以此時方程有實數(shù)根,即k可以為0;當該方程為一元二次方程時,此時:k≥-1且k≠0。綜上所述,k的取值范圍為:k≥-1。
從例3不難看出,分類討論對于解答初中數(shù)學習題起著重要的作用,它可以促進學生全面而周密地分析和思考問題,有效地克服思維的片面性,從而提高學生的數(shù)學解題能力。
四、遇到動點問題時
作為一種重要的數(shù)學思想和基本的解題策略,分類討論揭示了數(shù)學事物之間的內(nèi)在規(guī)律,體現(xiàn)了“化整為零,各個擊破,再積零為整”的策略,有助于學生的邏輯思維訓練和數(shù)學學習效率及質(zhì)量的提高,對學生的思維模式必將產(chǎn)生深遠的影響。
動點問題是中考中的高頻考點,常出現(xiàn)于中考數(shù)學的倒數(shù)第二題甚至是壓軸題。這類試題知識點多、題型復雜、難度較大。其解答不僅要用到分類討論思想,還要用到數(shù)形結(jié)合、函數(shù)方程等數(shù)學方法。一般情況下,動點問題分類討論的可能性極大,只有正確分類,才有可能正確解決問題。
例4:如下圖:矩形ABCD,AD=8,AE=2,若AE=2EB,點O是直線MN上一動點,以O(shè)為圓心畫圓,使得⊙O與直線PQ相切,且與矩形ABCD某一邊相切。請問⊙O符合要求的有幾個?并以其中一個圓為例求出其半徑。
該題是一道綜合性大題目,動點O在直線MN上,并以它為圓心作圓,使⊙O與直線PQ相切,同時又與矩形ABCD的某一邊相切。由于矩形有四條邊,所以就要討論⊙O到底與矩形的哪一條邊相切。因為⊙O在直線BC上,所以⊙O不會與BC邊相切。因為⊙O與直線PQ相切了,所以⊙O不會與邊AD相切。從而就可以知道,⊙O與邊AB或者是邊CD相切。這時候問題又來了,⊙O在邊AB(CD)的左側(cè)還是右側(cè)呢?所以最終這道題目要分成四種情況來進行討論。第一種⊙O與邊AB相切的情況分為:(1)⊙O在AB的左側(cè)與AB相切;(2)⊙O在直線AB的右側(cè)與AB相切。第二種⊙O與邊CD相切的情況分為:(3)⊙O在CD的左側(cè)與CD相切;(4)⊙O在CD的右側(cè)與CD相切。
值得注意的是,分類討論要有一定的原則,即分類中的每一部分是相互獨立的,一次分類按一個標準,要逐級有序地進行。上面這道題目就很好地體現(xiàn)了分類討論里的逐級討論原則,化繁為簡,清楚地揭示了事物的屬性。
總之,分類討論是在問題出現(xiàn)不確定性時的有效方法和思路。數(shù)學教師要對癥下藥,因勢利導,在日常教學中有意識地按照循序漸進原則,靈活有效地對學生進行分類討論思維訓練,提高學生學習數(shù)學的興趣,培養(yǎng)學生思維的條理性和縝密性,提升學生解題的正確率,最終有效提高課堂教學質(zhì)量。
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