戴耀藝
摘 要:數(shù)列是一種特殊的函數(shù),既有自己本身的特性,也具有函數(shù)的性質(zhì),因此在教學和解題過程中充分挖掘數(shù)列的函數(shù)本質(zhì),借助函數(shù)性質(zhì)解決數(shù)列問題,感悟函數(shù)思想在解決數(shù)列問題中的作用。
關(guān)鍵詞:函數(shù);函數(shù)思想;數(shù)列
數(shù)列與函數(shù)相結(jié)合是高考的熱點,有時也是難點。函數(shù)思想是數(shù)學思想的重要組成部分,也是中學數(shù)學中最基本、最重要的數(shù)學思想之一。所謂函數(shù)思想,就是用運動變化的觀點,分析和研究實際問題或數(shù)學問題中的數(shù)量關(guān)系,通過函數(shù)的形式,把這種數(shù)量關(guān)系表示出來并加以研究(一般借助函數(shù)的性質(zhì)、圖象等),從而更快更好地解決問題。從函數(shù)的觀點看,數(shù)列可以看作是一個定義域為正整數(shù)集N+(或它的有限子集{1,2,…,n})的函數(shù),當自變量從小到大依次取值時對應(yīng)的一列函數(shù)值,而數(shù)列的通項公式也就是相應(yīng)函數(shù)的解析式。從這個意義上看,它豐富了學生所學的函數(shù)概念范圍,有些數(shù)列的問題可用函數(shù)思想來解決。引導學生以函數(shù)的概念、圖像、相關(guān)性質(zhì)為紐帶,構(gòu)建函數(shù)與數(shù)列的橋梁,揭示兩者間的內(nèi)在聯(lián)系,能有效的解決數(shù)列問題。
圖象是函數(shù)特征的直觀呈現(xiàn),借助函數(shù)圖象來解決數(shù)學問題(以形助數(shù))是我們在解題中經(jīng)常采用的手段,也就是所謂的數(shù)形結(jié)合。這里將等差數(shù)列的通項公式、前n項和公式看做關(guān)于n的函數(shù),利用函數(shù)對應(yīng)的圖象關(guān)系來解決問題,簡化了運算。
沒有給出數(shù)列的具體類型,可以通過數(shù)列的遞推關(guān)系,寫出數(shù)列的前幾項,用不完全歸納法找到數(shù)列的規(guī)律,從而解決問題。但是需要由較強的推理歸納能力。所以僅僅利用數(shù)列的知識不容易解決,而如果我們從函數(shù)視角去考慮,借助函數(shù)的周期性,對數(shù)列會有一個新的更清晰認識。
數(shù)列的遞推關(guān)系,也蘊含著函數(shù)本質(zhì)。本題是轉(zhuǎn)化為函數(shù)表示,變量是正整數(shù)集,比一般的實數(shù)集更簡單。因此找到函數(shù)的周期性,在大大簡化了解題過程的同時,很好地培養(yǎng)了學生的思維能力。
例3、判斷數(shù)列的單調(diào)性。
點撥:構(gòu)造,顯然,顯然在是增函數(shù),所以數(shù)列是遞增函數(shù)。
這里將通項公式轉(zhuǎn)化為函數(shù)的形式,通過判斷函數(shù)的單調(diào)性來確定數(shù)列的單調(diào)性,符合數(shù)列是一種特殊的函數(shù)的這一規(guī)定,在這里是一種演繹推理。函數(shù)的單調(diào)性與數(shù)列的單調(diào)性既有聯(lián)系又有區(qū)別,也就是說如果數(shù)列所對應(yīng)的函數(shù)單調(diào)則該數(shù)列一定單調(diào),但反之如果數(shù)列單調(diào),所對應(yīng)的函數(shù)不一定單調(diào),關(guān)鍵的原因在于數(shù)列是一個定義域在正整數(shù)集N+(或它的有限子集{1,2,3,…,n})上的特殊函數(shù),是一個離散的函數(shù),在圖像上表示的一些離散的點。
在教學過程中提倡學生學會積極主動、勇于探索的學習方法。學會構(gòu)建函數(shù),使用數(shù)學的函數(shù)思想解決數(shù)學問題是一個重點,也是一個難點,體現(xiàn)了學生在學習過程中的體驗、思考與參與,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。在構(gòu)建函數(shù)之后,往往需要利用函數(shù)的概念和性質(zhì)來解決問題,而函數(shù)的基本性質(zhì)包括了奇偶性、單調(diào)性、周期性,最值性零點等等,畫出函數(shù)圖像采用數(shù)學結(jié)合的方法解決問題。因此在數(shù)列教學過程中滲透函數(shù)思想,要結(jié)合已知特征進行等價轉(zhuǎn)化,這樣不僅可以進一步鞏固之前學習過的函數(shù)知識,融會貫通,而且可以進一步拓寬學生解決數(shù)列問題的視野。
法二、直接考慮數(shù)列本身的結(jié)構(gòu)特征。構(gòu)造二次函數(shù),把看成函數(shù),它的定義域是,作為遞增數(shù)列,對應(yīng)的函數(shù)必然為遞增函數(shù),而且單調(diào)增區(qū)間為,此時拋物線的對稱軸為,因為函數(shù)f(x)為離散函數(shù),要函數(shù)單調(diào)遞增,只需考慮動軸與已知區(qū)間的位置。從對應(yīng)圖像上看,對稱軸在的左側(cè)可以(如圖),作為孤立的點,此時B點比A點高。于是,得λ>-3。
這幾個例題的分析與解析,可以看出數(shù)列作為離散函數(shù)的典型,在高中數(shù)學中具有重要位置。借助函數(shù)來解決數(shù)列的最值問題,恒成立問題等,由于方法多、技巧性強,難度比較大。因此在數(shù)列的具體教學過程中,要重視函數(shù)思想的滲透,將函數(shù)的概念、圖象、函數(shù)性質(zhì)等融入數(shù)列的教學過程中,在數(shù)列知識與函數(shù)知識的交匯融合中,使學生的知識脈絡(luò)不斷優(yōu)化與完善,進一步鞏固函數(shù)知識和數(shù)列知識,同時也能使學生的思維能力得以發(fā)展與提高。在教學過程中,創(chuàng)設(shè)恰當?shù)那榫?,讓學生在情境中體會知識的形成過程,在感悟的過程中深刻領(lǐng)會當中蘊含的數(shù)學思想和方法,深刻理解用函數(shù)思想解決數(shù)列問題的本質(zhì)。如果學生理解并掌握之后,往往能誘發(fā)知識的遷移,使學生產(chǎn)生舉一反三、融會貫通的解決各種數(shù)列問題,提升學生的邏輯運算和推理能力,從而迅速有效的解決問題。