劉晉江
摘 要:數(shù)形結(jié)合在數(shù)學(xué)解題中的應(yīng)用十分廣泛,如在三角函數(shù)、解析幾何、線性規(guī)劃等方面都有應(yīng)用。數(shù)形結(jié)合的思想將抽象的數(shù)字問(wèn)題化為具象的圖像進(jìn)行解決,剖析數(shù)學(xué)問(wèn)題的本質(zhì),從而提升學(xué)生對(duì)題目的理解能力和解題速度。
關(guān)鍵詞:數(shù)形結(jié)合;高考教學(xué);解題應(yīng)用
高中生面對(duì)高考升學(xué)精神壓力極大,如何在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中通過(guò)較好的教學(xué)方式幫助學(xué)生少走彎路是高中數(shù)學(xué)老師的工作重心之一,數(shù)形結(jié)合思想即為有效解題思想之一,其在幾何解析、求參數(shù)取值范圍等方面都有顯著優(yōu)勢(shì)。
一、數(shù)形結(jié)合思想在解析幾何中的應(yīng)用
解析幾何作為結(jié)合了數(shù)字和圖形的數(shù)學(xué)學(xué)科分支,與代數(shù)學(xué)有很大的不同,但同時(shí)也將代數(shù)和幾何聯(lián)系在一起。因此,由解析幾何延展出的問(wèn)題成為數(shù)形結(jié)合思想的重點(diǎn)應(yīng)用對(duì)象[1]。
例1(2018全國(guó)卷I,理科)已知雙曲線C:-y2=1,O為坐標(biāo)原點(diǎn),F(xiàn)為C的右焦點(diǎn),過(guò)F的直線與C的兩條漸近線的交點(diǎn)分別為M、N.若△OMN為直角三角形,則|MN|=()
A. B.3 C.2 D.4
分析:首先由雙曲線方程可知,OF==2,且漸近線方程為y=+x,∴∠NOF=∠MOF=30°又∵△OMN為直角三角形,∴△OMF也為直角三角形
由此可知,在Rt△OMF中,OM=OF·cos∠MOF=2·cos30°=;在Rt△OMN中,MN=OM·tan∠NOM=·tan(30°+30°)=3,故選B.
點(diǎn)評(píng):將雙曲線中得出的數(shù)值和漸近線方程與幾何定理(勾股定理)相結(jié)合,從而得出作為三角形一邊的MN的數(shù)值,巧妙的運(yùn)用了數(shù)形結(jié)合的思想解決問(wèn)題。
二、數(shù)形結(jié)合思想在求參數(shù)取值范圍中的應(yīng)用
參數(shù)的取值類問(wèn)題在高考試題中非常常見(jiàn),因其解題方法的多樣化和計(jì)算過(guò)程的復(fù)雜程度,數(shù)形結(jié)合思想的運(yùn)用打破了其繁瑣的運(yùn)算模式,使學(xué)生在高考解題中有效提升了解題速度和準(zhǔn)確度。
例2(2018全國(guó)卷I,理科)已知函數(shù)若g(x)存在兩個(gè)零點(diǎn),則a的范圍是()
A. [-1,0)B.[0,+∞)C.[-1,+∞)D.[1,+∞)
分析:首先,由題目得知g(x)存在兩個(gè)零點(diǎn),可以得出f(x)+x+a=0這個(gè)方程有兩個(gè)解,進(jìn)而得出f(x)=-x-a有兩個(gè)解,即直線y=-x-a與曲線y=f(x)有兩個(gè)交點(diǎn),可以得到函數(shù)f(x)的圖像如圖2,再通過(guò)移動(dòng)直線y=-x,得出當(dāng)-a≤1時(shí),滿足y=-x-a與曲線y=f(x)有兩個(gè)交點(diǎn),從而求出a≥-1,故選C.
點(diǎn)評(píng):通常解決參數(shù)取值范圍問(wèn)題時(shí),一般運(yùn)用的是分離參數(shù),再求解的方法,而在這道題中,將問(wèn)題中的函數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閳D形展開(kāi)分析,使原本繁瑣的計(jì)算過(guò)程在圖像的表現(xiàn)形式下變得簡(jiǎn)潔明了。
三、數(shù)形結(jié)合思想在求線性規(guī)劃中的最值問(wèn)題
線性規(guī)劃作為高考中的重點(diǎn)考察對(duì)象之一,其中通過(guò)給出約束條件求得最值的出題模式最為常見(jiàn),應(yīng)用數(shù)形結(jié)合思想,畫(huà)出相應(yīng)的線性函數(shù)圖像,可將問(wèn)題簡(jiǎn)單化、直觀化地表現(xiàn)出來(lái)。
例3(2018全國(guó)卷I,理科)若x,y滿足約束條件,則z=3x+2y的最大值為.
分析:根據(jù)所給的約束條件,可以得出相應(yīng)圖像中的可行區(qū)域如圖3,再將目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為斜截式y(tǒng)=-x+z,接著再畫(huà)出直線y=-x.通過(guò)直線移動(dòng)的過(guò)程,可以得出直線y=-x+z過(guò)B點(diǎn)時(shí)取得最大值,然后聯(lián)立方程組,求出點(diǎn)B的坐標(biāo)為(2,0),此時(shí)zmax=3×2+0=6,因此答案為6.
點(diǎn)評(píng):這道題主要考察了線性規(guī)劃的相關(guān)知識(shí),通過(guò)圖像解析,聯(lián)立方程組,從而得出最優(yōu)解。
結(jié)束語(yǔ):高中數(shù)學(xué)教師需在教學(xué)中,利用歷年高考真題為學(xué)生講解高考試題類型及方向,同時(shí)需要教會(huì)學(xué)生運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想解題,以提高學(xué)生解題速度和準(zhǔn)確度,培養(yǎng)學(xué)生自信心,積極面對(duì)高考。
參考文獻(xiàn)
[1]朱琳.數(shù)形結(jié)合思想方法在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)校外教育(中旬刊),2019,(9):48-49.