◎趙忠偉 (平塘民族中學,貴州 黔南 558300)
作為一種典型的發(fā)散思維,逆向思維具有其獨特之處.因為正常情況下,人們遇到問題的時候,往往會從問題的發(fā)展過程分析結(jié)果,但逆向思維是相反的,就是從結(jié)果出發(fā)分析問題的過程即原因.在高中數(shù)學教學中培養(yǎng)學生的逆向思維能力,不僅能夠提高學生的數(shù)學能力,還能夠令他們形成敏銳的思維,更好地成長,所以在高中數(shù)學中培養(yǎng)學生形成逆向思維,對提高數(shù)學教學質(zhì)量以及學生的個人能力都具有重要意義.
高中時期的學生對數(shù)學這一科目的認知還處于初級的基礎(chǔ)階段,此時他們對數(shù)學的了解程度就是他們對數(shù)學概念的理解程度.在此階段,概念的學習是學生學習數(shù)學的重點.提高他們對數(shù)學概念的理解程度就能提高高中數(shù)學的整體教學水平.在高中數(shù)學教學中利用逆向思維方式能夠深化學生對數(shù)學概念的理解和掌握,了解這些概念的具體用處,可以為學生在以后學習更深層次的數(shù)學知識和概念打下堅實的基礎(chǔ).
在中學數(shù)學中,逆向思維主要運用在解題過程中.學生在解數(shù)學題的時候可以選擇雙向思維的方式.在高中數(shù)學教學中,要求學生掌握的定理和逆定理、運算和逆運算等這些能促進雙向思維能力的發(fā)展,這也是一種逆向思維在數(shù)學教學中的應用體現(xiàn).另外,教師在進行數(shù)學教學的時候,首先會從概念入手對學生進行引導,在學生明確概念內(nèi)容之后,再要求他們利用逆向思維進行思考,這樣就可以避免學生被思維阻礙,提高他們對數(shù)學問題的想象力和計算能力,最終提高學生的整體素質(zhì).
目前很多學生都習慣用固定的思維方式去分析問題,用固定的思維去解決問題,但并不是所有的問題都可以通過這種思維去解決,所以數(shù)學老師需要培養(yǎng)學生運用逆向思維,讓他們學會從不同的角度去分析問題.通過這一方式能夠令他們更加輕松地解決問題.讓學生在面對問題的時候能夠從不同的角度去分析,選擇最佳的方式解決問題.學生形成這種思維之后,往往會針對一道題產(chǎn)生幾種不同的解題思路,從而提高學生的創(chuàng)新能力.
在數(shù)學解題過程中往往會運用到許多數(shù)學知識,而巧妙運用定義進行解題則對學生起到了相應的導向作用,在實際解題過程中如果采用逆向思維的方式運用定義,那么在一定程度上能夠起到事半功倍的效果,因此需要加強對逆用定義解題方法的重視.與此同時,數(shù)學公式的運用對解決數(shù)學問題也有著積極的作用,通常情況下,在解題過程中運用公式往往是按照從左向右的邏輯思維進行數(shù)學問題的解決,然而其并不是固定不變的,在某種情況下可以從右往左進行,采用逆向思維方式進行數(shù)學問題的解決.
1.關(guān)于逆用定義解題,要充分利用概念的定義,對其進行逆向思維的運用,以達到簡化問題的效果.
例1已知對|1-a|-|a-4|進行簡化可以得出2a-5,求a 的取值范圍.
想要快速地解出這道數(shù)學題,可以通過運用逆向思維的方法,從而實現(xiàn)對絕對值概念的逆用.根據(jù)題目中的意思表達可以得出|1-a|-|a-4|=2a-5,與此同時,通過運用逆向思維方式得出1-a≤0,a-4≤0,根據(jù)得出的這兩個條件,最終得出1≤a≤4.
例2已知F1,F(xiàn)2是雙曲線=1(a>0,b>0)的兩個焦點,以線段F1F2為邊作正三角形MF1F2,若邊MF1的中點在雙曲線上,求雙曲線的離心率.
在解答的時候就要用到雙曲線的定義.因為△MF1F2是正三角形且邊MF1的中點在雙曲線上,則設(shè)邊MF1的中點為P,有∠F1PF2=90°,∠PF1F2=60°,從而有|PF2|=,|PF1|=c,所以根據(jù)雙曲線的定義可知,若點P 的軌跡是雙曲線,則等式2a=|PF2|-|PF1|恒成立,則2a =|PF2|-解得離心率這道題的解法就是對定義的逆用,當已知是何種圓錐曲線且與兩焦點有關(guān)時,可以直接利用定義求解,以達到簡省思路、簡化運算的目的.
2.關(guān)于逆用公式,可以運用到解答此題上:求tan 17°+的值.
我們注意到17°+43°=60°,那么我們就可以利用到公式
無論是逆用定義還是逆用公式,都是在正向運用概念和公式解題受阻時可以派上用場的,對公式和定義、定理等的逆向運用,往往能易化解題難度,還能幫助學生開拓思維空間,使學生受益無窮.
1.運用反證法解決問題
在高中數(shù)學中,關(guān)于數(shù)學命題的證明方法主要有直接法與間接法,其劃分依據(jù)主要是根據(jù)其所證明的對象.而反證法屬于間接證法中的一種,其往往用于證明等價命題,也是在遇到很多問題時,經(jīng)常被采用的方法,在數(shù)學教學中經(jīng)常會出現(xiàn)無法從正面解決的難題,然而換個角度從反面來分析問題就會變得較為簡單.
例1圓的兩條不是直徑的相交弦不能互相平分.
分析假設(shè)兩條不是直徑的相交弦能互相平分,那么交點到兩條弦在圓上的點的距離相等,所以交點為圓心.又因為這兩條相交弦不是直徑,所以圓還有一個圓心,這樣同一個圓有兩個圓心,而這是不可能的,所以假設(shè)錯誤,即圓的兩條不是直徑的相交弦不能互相平分.
例2已知一個整數(shù)的平方能被2 整除,求證這個數(shù)是偶數(shù).
用反證法可以先設(shè)這個整數(shù)a 為奇數(shù),且a 的平方能被2 整除,那么設(shè)a =2m+1(m 是整數(shù)),那么a2=(2m+1)2=4m2+4m+1=4m(m+1)+1,因此a2是奇數(shù),這與已知相沖突,因此假設(shè)不成立,所以a 是偶數(shù).
例3已知a≠0,求證關(guān)于x 的方程ax+b=0 有且只有一個根.
我們可以假設(shè)方程ax+b=0(a≠0)至少存在兩個根,則可設(shè)其中的兩個根分別為x1和x2,且x1≠x2,則ax1=-b,ax2=-b,所以ax1=ax2,則ax1-ax2=0,a(x1-x2)=0.因為x1≠x2,那么x1-x2≠0,那么a =0,然而這與已知的a≠0 矛盾,故假設(shè)不成立,而結(jié)論成立.
例4求證是無理數(shù).
由此可見,反證法的巧妙之處就在于它通過設(shè)定一個與原題結(jié)論相矛盾的條件,然后進行推理,最后得出設(shè)定條件與自身出現(xiàn)矛盾,從而充分地證明了假設(shè)的不正確性,證明了原題結(jié)論的合理性.這在以順向思維證明結(jié)論受阻時,能起到迂回解決問題的作用.
2.運用正難則反解決問題
正難則反是解題過程中一個重要的思維方法,當遇到的問題從正面思考不能解決時,可以通過逆向思維,從問題的反面出發(fā),逆向運用知識來解決問題.大概的意思是當我們遇到這個題目,經(jīng)過仔細研究后,感覺順推有困難時,就要嘗試運用逆推的原理,不要認準一條思路.許多事情都說明了:對問題正面思考陷入困境后,使用反向思維往往會使人恍然大悟.
例1設(shè)有兩個實數(shù)a 和b,若a2+b2=0,則a 和b 必須同時為零.
證明設(shè)a,b 至少有一個不為0,
則有a2+b2>0,這與已知矛盾,
所以假設(shè)不成立,原結(jié)論成立,即a=b=0.
例2已知b=b1+b2,其中b1與a 成正比例關(guān)系,b2與a 成反比例關(guān)系,并且當a=1 時,b =4;a =2 時,b =5.求b 與a 之間存在的函數(shù)關(guān)系.
解答此題的時候,用常規(guī)的思維會受阻,應當運用正難則反的方式來解決問題.那么依據(jù)題意可以設(shè)b1=k1a,b2=則由已知條件可以列方程組:解此方程組得因此b 與a 之間的函數(shù)關(guān)系式為
由此可見,通過運用逆向思維,可以解決用常規(guī)正向思維不能順利解決的問題,用正難則反的方式,往往能簡化對問題的解答,從而開拓出新的解答問題的途徑.
綜上所述,在中學數(shù)學教學中培養(yǎng)學生的逆向思維有利于開拓學生的思維空間,提高其數(shù)學知識的掌握水平.逆向思維的運用不會局限于數(shù)學這一科目,但是在中學時期培養(yǎng)學生逆向思維的最佳課程卻是數(shù)學.數(shù)學教師在中學數(shù)學教學的過程中重視培養(yǎng)學生的逆向思維,能夠提高學生的分析問題、解決問題的能力,促進學生全面發(fā)展.