段繼華
摘 要:在高中階段的學習中,數學解題是較為困難的內容,也是學生能力較為薄弱的方面,對解題方法不能夠做到靈活使用,加上教學方式不合理,使得學生知識理解和掌握不牢。隨著新課程改革的深入,為了滿足新課程改革要求,彌補以往教學中的不足,應當加強學生解題能力培養(yǎng),轉變課堂教學觀念,引入分類討論思維,強化學生數學思維,深刻體會數學問題內涵,提高課堂學習效率。本文闡述分類討論思想的概念,分析應用的原則,探究高中數學解題中分類討論思想的應用策略。
關鍵詞:高中數學;解題教學;分類討論思想;應用策略
高中數學解題中,分類討論是重要的數學思想方法,特別是一些結論不是唯一的題目,不能對其統(tǒng)一形式的研究,部分題目需要使用字母表示數,字母取值不同,其解決也會不同。因此,在實際的數學問題解答中,需要根據問題的情況進行分類,將復雜問題轉化成小問題,完成問題思考和解答,簡化解題過程,提高學生解題能力。
一、利用分類討論思想解決函數問題
在高中數學教學中,函數是教學的重點內容,函數解題是重要的解題類型,要求學生具備一定的思維能力,函數題目在高考中占有較高的比重。因此,在函數問題解題教學中,注重分類討論思想的引入,簡化問題復雜程度,幫助學生理解題目。一般來說,函數題目復雜多變,涉及的變量參數較多,對解題結果有著很大的影響。在解題中,引導學生利用分類思想,對不同參數產生的結果進行逐一探索,創(chuàng)新學生解題方式。例如,人教A版高中數學“函數的概念和表示”的教學中,為了加深學生函數性質和概念的掌握,引入例題開展分類討論活動。例題:已知函數,且x≠0,當a的值是多少時,函數是一次函數。
此題是屬于典型變量問題,作為教師需要引導學生分三種情況討論,第一:當2a+1=1且a+3≠0時,即a=0時,函數是一次函數,y=7x-5;第二:當2a+1=0時,即a=式,函數是一次函數,解析式為y=4x-5;第三:當a+3=0時,函數是一次函數,解析式為y=4x-5。通過這樣的分類討論活動,對確定函數是一次函數的已知條件進行分析討論,通過對其進行逐一的討論分析,完成函數問題的思考和解答,提高學生解題能力。在上述解題過程中,結合一次函數概念開展分類討論,得到問題的答案,實現學生數學綜合能力培養(yǎng)。
再如,已知函數f(x)=2x2-2ax+3,在區(qū)間[-1,1]上有最小值,記作g(a),求解g(a)的函數表達式。
此題涉及二次函數的對稱軸知識,在解題時,需要根據對稱軸的不同位置,開展分類討論,完成題目思考和解答。
將原式進行配方可以得到y(tǒng)=2()2+3-,其對稱軸是x=。
當≤-1時,y在區(qū)間[-1,1]上單調遞增,當x=-1時,g(a)=2a+5
當-1<<1時,x=有最小值,g(a)=3-。
當≥1時,y在區(qū)間[-1,1]上單調遞減,當x=1時,g(a)=5-2a。
當a的取值不同,g(a)的表達式不同。
二、借助分類討論思想解答概率問題
概率是高中數學中的重要內容,是高考中必考的考點之一,為了提高學生概率解題效率,引入分類討論思想,培養(yǎng)學生分類討論意識,尋找概率問題解題方式,提高學生解題能力。例如,人教A版高中數學“概率”教學中,教師可以引入古典概率問題,開展分類討論活動。例題:在某個學校高三班級中,為了參加學校運動會,選出18名學生作為接力賽預備選手,從1到18進行編號,如果從中任意選擇3人,選出運動員編號是以3為公差的等差數列的概率是多少?為了保證學生能夠準確解題,教師可以引導學生利用分類討論思想進行解題,首先,讓學生計算出基本事件是17×16×3,并且運動員編號設為Yn=Y1+3(n-1),當Y1=1時,運動員從1、4、7、10、13、16選擇,可以有四種組合方式。其次,當Y1=2時,同樣有四種選擇,當Y1=3時,依然存在四種選擇方式。通過這樣的方式,可以準確計算出本題的答案。通過分類討論的方式,優(yōu)化概率教學方式,考慮變量的變化形式,保證計算的準確性。在概率問題解答中,注重學生讀題習慣培養(yǎng),根據具體問題進行分類討論,采取正確的分類方式,明確問題解題思路,分類討論思想的應用,幫助學生準確解題,鍛煉學生問題思考能力,強化學生數學思維能。
三、利用分類討論思想解答排列組合問題
排列組合是高中數學學習中的難點內容,排列組合問題是學生非常頭疼的題目,特別是排列組合類型的綜合題,教師可以以問題作為基礎,根據實際情況讓學生靈活利用知識,完成問題的分析和解答。在解題過程中,注重學生審題,從題目中發(fā)掘有效信息,對其進行整合,尋找問題解答方式。在實際的解題中,讓學生深入理解題目,發(fā)掘題干中的有效信息,通過歸納和總結,開展分類討論,最終完成問題解答。例題:在1到9中,任意選出3個數,其和是3的倍數,合適的選擇方式有( )種。
在題目解答中,需要對題目進行分析,對1到9的數字按照除以3余數的不同可以分成3組,想要選出3個數字的和是3的倍數,要么在同一組選3個,要么是3個組各選1個,同組選3個有3種選擇方式,3組各選1個的選法有27種,因此,一共有30種選擇方式。
再如,在四面體上,頂點和各棱中點一共有10個點,從中任意選擇四個,不同的取法有( )種。
在解題時,引導學生對題目進行分析,從10個點中任意取4個點,可以分成四點同面和不同面兩種情況,四點共面可以分成三種情況,第一:在四面體的同一個面的有10種選擇方式;第二,取棱上3點以及該棱對棱的中點的有6種;第三,由中位線構成的平行四邊形有3種。將總的取點總數減去不符合題干要求的3類,一共有141種取法。面對此種類型題目,乍一看很難找到解題思路,通過對題干進行發(fā)掘分析,找出隱藏的信息內容,尋找正確的解題方式,利用分類討論思想,正確解答出答案。
四、借助分類討論思想解決不等式問題
不等式問題是學生解題中的難點,面對不等式問題解題,需要引導學生進行不等式的變形或者位置變換,將未知數和已知數分開,便于計算。對于簡單的數字和未知數的不等式,可以通過變形移位的方式解答,對于復雜的不等式,需要引導學生考慮數字或者式子的符號,對于不等式存在根號的情況,引導學生引入分類討論思想,根號內的結果不能小于零,這些內容是不等式學習時具備的知識。例題:求解不等式[(n-1)×(n-5)]÷[(n+2)×(n-6)]>0。
在解題時,需要讓學生知道,含分母的題目,首先要考慮分母不為零的情況,首先可以確定n≠-2、n≠6,接下來是去分母的問題,兩邊同時乘以分母,這時需要考慮同時乘以一個式子,其結果是正還是負,考慮分母(n+2)×(n-6)的正負問題,開展分類討論分析。通過分母大于零和小于零兩種情況的結果,通過數軸展示出來,完成n的取值范圍的計算。
再如,假設m∈R,求解關于x的不等式:m2x2+2mx-3<0。
分析:在此題解答中,需要對m是否為零進行討論,通過分類討論找出對應不等式的解集。
當m=0時,原不等式為-3<0,對于任意x∈R都成立。
當m≠0時,不等式轉化成(mx-1)(mx+3)<0,求解得-3 當m>0時,求解得出,當m<0時,求解的。綜上可知,當m=0時,不等式的解集是R。當m>0時,不等式的解集是{x|},當m<時,不等式的解集是{x|}。 題目主要考查學生對字母表示的一元二次不等式的解法和應用,根據字母系數開展分類討論,夯實學生基礎知識,提高學生知識應用能力,鍛煉學生解題能力。 五、利用分類討論思想解決集合問題 在高中數學題目中,集合題目是重要的內容,占據的比例相對較多,在集合問題解題時,需要根據集合之間的關系,以及集合和集合元素的關系,對其進行合理分類,完成問題的思考和解答。一般來說,集合題目的形式大多是填空和選擇,需要學生計算解決問題。在實際解題教學中,需要對集合分類標準進行明確,考慮集合的特殊情況,擴展學生解題思路,提高學生解題效率。例題:設A={x|-2≤x≤a},B={y|y=2x+3,x∈A},C={z|z=x2,x∈A},且B包含C,求解實數a的取值范圍。 解析:當-2≤x≤a時,z=x2的范圍和實數a的正負號有關,|a|和2的大小有關,對a進行分類討論。因此,A={x|-2≤x≤a},B={y|y=2x+3,x∈A},所以B={y|-1≤y≤2a+3}。 當-2≤a≤0時,C={z|a2≤z≤4}。因為B包含C,所以,4≤2a+3,a≥,與-2≤a≤0矛盾。