精選答案數(shù)學(xué)四大思想:函數(shù)與方程、轉(zhuǎn)化與化歸、分類討論、數(shù)形結(jié)合;
函數(shù)與方程
函數(shù)思想,是指用函數(shù)的概念和性質(zhì)去分析問題、轉(zhuǎn)化問題和解決問題。方程思想,是從問題的數(shù)量關(guān)系入手,運用數(shù)學(xué)語言將問題中的條件轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型(方程、不等式、或方程與不等式的混合組),然后通過解方程(組)或不等式(組)來使問題獲解。有時,還實現(xiàn)函數(shù)與方程的互相轉(zhuǎn)化、接軌,達(dá)到解決問題的目的。
笛卡爾的方程思想是:實際問題→數(shù)學(xué)問題→代數(shù)問題→方程問題。宇宙世界,充斥著等式和不等式。我們知道,哪里有等式,哪里就有方程;哪里有公式,哪里就有方程;求值問題是通過解方程來實現(xiàn)的……等等;不等式問題也與方程是近親,密切相關(guān)。而函數(shù)和多元方程沒有什么本質(zhì)的區(qū)別,如函數(shù)y=f(x),就可以看作關(guān)于x、y的二元方程f(x)-y=0??梢哉f,函數(shù)的研究離不開方程。列方程、解方程和研究方程的特性,都是應(yīng)用方程思想時需要重點考慮的。
函數(shù)描述了自然界中數(shù)量之間的關(guān)系,函數(shù)思想通過提出問題的數(shù)學(xué)特征,建立函數(shù)關(guān)系型的數(shù)學(xué)模型,從而進行研究。它體現(xiàn)了“聯(lián)系和變化”的辯證唯物主義觀點。一般地,函數(shù)思想是構(gòu)造函數(shù)從而利用函數(shù)的性質(zhì)解題,經(jīng)常利用的性質(zhì)是:f(x)、f (x)的單調(diào)性、奇偶性、周期性、最大值和最小值、圖像變換等,要求我們熟練掌握的是一次函數(shù)、二次函數(shù)、冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)的具體特性。在解題中,善于挖掘題目中的隱含條件,構(gòu)造出函數(shù)解析式和妙用函數(shù)的性質(zhì),是應(yīng)用函數(shù)思想的關(guān)鍵。對所給的問題觀察、分析、判斷比較深入、充分、全面時,才能產(chǎn)生由此及彼的聯(lián)系,構(gòu)造出函數(shù)原型。另外,方程問題、不等式問題和某些代數(shù)問題也可以轉(zhuǎn)化為與其相關(guān)的函數(shù)問題,即用函數(shù)思想解答非函數(shù)問題。
函數(shù)知識涉及的知識點多、面廣,在概念性、應(yīng)用性、理解性都有一定的要求,所以是高考中考查的重點。我們應(yīng)用函數(shù)思想的幾種常見題型是:遇到變量,構(gòu)造函數(shù)關(guān)系解題;有關(guān)的不等式、方程、最小值和最大值之類的問題,利用函數(shù)觀點加以分析;含有多個變量的數(shù)學(xué)問題中,選定合適的主變量,從而揭示其中的函數(shù)關(guān)系;實際應(yīng)用問題,翻譯成數(shù)學(xué)語言,建立數(shù)學(xué)模型和函數(shù)關(guān)系式,應(yīng)用函數(shù)性質(zhì)或不等式等知識解答;等差、等比數(shù)列中,通項公式、前n項和的公式,都可以看成n的函數(shù),數(shù)列問題也可以用函數(shù)方法解決。
等價轉(zhuǎn)化
等價轉(zhuǎn)化是把未知解的問題轉(zhuǎn)化到在已有知識范圍內(nèi)可解的問題的一種重要的思想方法。通過不斷的轉(zhuǎn)化,把不熟悉、不規(guī)范、復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為熟悉、規(guī)范甚至模式法、簡單的問題。歷年高考,等價轉(zhuǎn)化思想無處不見,我們要不斷培養(yǎng)和訓(xùn)練自覺的轉(zhuǎn)化意識,將有利于強化解決數(shù)學(xué)問題中的應(yīng)變能力,提高思維能力和技能、技巧。 轉(zhuǎn)化有等價轉(zhuǎn)化與非等價轉(zhuǎn)化。等價轉(zhuǎn)化要求轉(zhuǎn)化過程中前因后果是充分必要的,才保證轉(zhuǎn)化后的結(jié)果仍為原問題的結(jié)果。非等價轉(zhuǎn)化其過程是充分或必要的,要對結(jié)論進行必要的修正(如無理方程化有理方程要求驗根),它能給人帶來思維的閃光點,找到解決問題的突破口。我們在應(yīng)用時一定要注意轉(zhuǎn)化的等價性與非等價性的不同要求,實施等價轉(zhuǎn)化時確保其等價性,保證邏輯上的正確。
著名的數(shù)學(xué)家,莫斯科大學(xué)教授C.A.雅潔卡婭曾在一次向數(shù)學(xué)奧林匹克參賽者發(fā)表《什么叫解題》的演講時提出:“解題就是把要解題轉(zhuǎn)化為已經(jīng)解過的題”。數(shù)學(xué)的解題過程,就是從未知向已知、從復(fù)雜到簡單的化歸轉(zhuǎn)換過程。
等價轉(zhuǎn)化思想方法的特點是具有靈活性和多樣性。在應(yīng)用等價轉(zhuǎn)化的思想方法去解決數(shù)學(xué)問題時,沒有一個統(tǒng)一的模式去進行。它可以在數(shù)與數(shù)、形與形、數(shù)與形之間進行轉(zhuǎn)換;它可以在宏觀上進行等價轉(zhuǎn)化,如在分析和解決實際問題的過程中,普通語言向數(shù)學(xué)語言的翻譯;它可以在符號系統(tǒng)內(nèi)部實施轉(zhuǎn)換,即所說的恒等變形。消去法、換元法、數(shù)形結(jié)合法、求值求范圍問題等等,都體現(xiàn)了等價轉(zhuǎn)化思想,我們更是經(jīng)常在函數(shù)、方程、不等式之間進行等價轉(zhuǎn)化??梢哉f,等價轉(zhuǎn)化是將恒等變形在代數(shù)式方面的形變上升到保持命題的真假不變。由于其多樣性和靈活性,我們要合理地設(shè)計好轉(zhuǎn)化的途徑和方法,避免死搬硬套題型。
在數(shù)學(xué)操作中實施等價轉(zhuǎn)化時,我們要遵循熟悉化、簡單化、直觀化、標(biāo)準(zhǔn)化的原則,即把我們遇到的問題,通過轉(zhuǎn)化變成我們比較熟悉的問題來處理;或者將較為繁瑣、復(fù)雜的問題,變成比較簡單的問題,比如從超越式到代數(shù)式、從無理式到有理式、從分式到整式…等;或者比較難以解決、比較抽象的問題,轉(zhuǎn)化為比較直觀的問題,以便準(zhǔn)確把握問題的求解過程,比如數(shù)形結(jié)合法;或者從非標(biāo)準(zhǔn)型向標(biāo)準(zhǔn)型進行轉(zhuǎn)化。按照這些原則進行數(shù)學(xué)操作,轉(zhuǎn)化過程省時省力,有如順?biāo)浦?,?jīng)常滲透等價轉(zhuǎn)化思想,可以提高解題的水平和能力。
分類討論
在解答某些數(shù)學(xué)問題時,有時會遇到多種情況,需要對各種情況加以分類,并逐類求解,然后綜合得解,這就是分類討論法。分類討論是一種邏輯方法,是一種重要的數(shù)學(xué)思想,同時也是一種重要的解題策略,它體現(xiàn)了化整為零、積零為整的思想與歸類整理的方法。有關(guān)分類討論思想的數(shù)學(xué)問題具有明顯的邏輯性、綜合性、探索性,能訓(xùn)練人的思維條理性和概括性,所以在高考試題中占有重要的位置。
引起分類討論的原因主要是以下幾個方面:
① 問題所涉及到的數(shù)學(xué)概念是分類進行定義的。如|a|的定義分a>0、a=0、a<0三種情況。這種分類討論題型可以稱為概念型。
② 問題中涉及到的數(shù)學(xué)定理、公式和運算性質(zhì)、法則有范圍或者條件限制,或者是分類給出的。如等比數(shù)列的前n項和的公式,分q=1和q≠1兩種情況。這種分類討論題型可以稱為性質(zhì)型。
③ 解含有參數(shù)的題目時,必須根據(jù)參數(shù)的不同取值范圍進行討論。如解不等式ax>2時分a>0、a=0和a<0三種情況討論。這稱為含參型。
另外,某些不確定的數(shù)量、不確定的圖形的形狀或位置、不確定的結(jié)論等,都主要通過分類討論,保證其完整性,使之具有確定性。
進行分類討論時,我們要遵循的原則是:分類的對象是確定的,標(biāo)準(zhǔn)是統(tǒng)一的,不遺漏、不重復(fù),科學(xué)地劃分,分清主次,不越級討論。其中最重要的一條是“不漏不重”。
解答分類討論問題時,我們的基本方法和步驟是:首先要確定討論對象以及所討論對象的全體的范圍;其次確定分類標(biāo)準(zhǔn),正確進行合理分類,即標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、不漏不重、分類互斥(沒有重復(fù));再對所分類逐步進行討論,分級進行,獲取階段性結(jié)果;最后進行歸納小結(jié),綜合得出結(jié)論。
數(shù)形結(jié)合
中學(xué)數(shù)學(xué)的基本知識分三類:一類是純粹數(shù)的知識,如實數(shù)、代數(shù)式、方程(組)、不等式(組)、函數(shù)等;一類是關(guān)于純粹形的知識,如平面幾何、立體幾何等;一類是關(guān)于數(shù)形結(jié)合的知識,主要體現(xiàn)是解析幾何。
數(shù)形結(jié)合是一個數(shù)學(xué)思想方法,包含“以形助數(shù)”和“以數(shù)輔形”兩個方面,其應(yīng)用大致可以分為兩種情形:或者是借助形的生動和直觀性來闡明數(shù)之間的聯(lián)系,即以形作為手段,數(shù)為目的,比如應(yīng)用函數(shù)的圖像來直觀地說明函數(shù)的性質(zhì);或者是借助于數(shù)的精確性和規(guī)范嚴(yán)密性來闡明形的某些屬性,即以數(shù)作為手段,形作為目的,如應(yīng)用曲線的方程來精確地闡明曲線的幾何性質(zhì)。
恩格斯曾說過:“數(shù)學(xué)是研究現(xiàn)實世界的量的關(guān)系與空間形式的科學(xué)?!睌?shù)形結(jié)合就是根據(jù)數(shù)學(xué)問題的條件和結(jié)論之間的內(nèi)在聯(lián)系,既分析其代數(shù)意義,又揭示其幾何直觀,使數(shù)量關(guān)的精確刻劃與空間形式的直觀形象巧妙、和諧地結(jié)合在一起,充分利用這種結(jié)合,尋找解題思路,使問題化難為易、化繁為簡,從而得到解決。“數(shù)”與“形”是一對矛盾,宇宙間萬物無不是“數(shù)”和“形”的矛盾的統(tǒng)一。華羅庚先生說過:數(shù)缺形時少直觀,形少數(shù)時難入微,數(shù)形結(jié)合百般好,隔裂分家萬事休。
數(shù)形結(jié)合的思想,其實質(zhì)是將抽象的數(shù)學(xué)語言與直觀的圖像結(jié)合起來,關(guān)鍵是代數(shù)問題與圖形之間的相互轉(zhuǎn)化,它可以使代數(shù)問題幾何化,幾何問題代數(shù)化。在運用數(shù)形結(jié)合思想分析和解決問題時,要注意三點:第一要徹底明白一些概念和運算的幾何意義以及曲線的代數(shù)特征,對數(shù)學(xué)題目中的條件和結(jié)論既分析其幾何意義又分析其代數(shù)意義;第二是恰當(dāng)設(shè)參、合理用參,建立關(guān)系,由數(shù)思形,以形想數(shù),做好數(shù)形轉(zhuǎn)化;第三是正確確定參數(shù)的取值范圍。