欲善其事,先利其器

来源:岁月联盟 作者:倪慧斌 时间:2014-10-15
        在中学数学教学中,解题是学习课程的一个实践性环节,是实现教学目的的重要手段。解题是一种能力,平时说的“数学尖子”就是指解题能力强的同学。波利亚说过:“中学数学教学的首要任务就是加强解题训练。”他还有一句脍炙人口的名言:“掌握数学就是意味着善于解题。”这都充分说明了解题的重要性。中学生写议论文往往要按步进行,解题也是如此。解题需要分三步进行,即:弄清题意,拟定计划,实施计划。计划的产生,首要解决的问题,是要弄清楚出题人的意图和考察的方向。通俗地说就是弄清问题,也就是我们所说的“破题”。善于解题,首当善于破题。唐宋时期读书人应举,诗赋和经义的起首处,需要用几句话说破题目要义,这就是“破题”。“破题”的“破”字有“解开”、“分析”的意思。数学学习中的“破题”,就是在解题过程中从审题开始,迅速而准确地弄懂题意,分析解决问题的思路和方法。
        破解简单题,在读题审题的过程中,需要列出的问题有:未知数是什么;已知数据是什么;条件是什么;满足条件是否可能;确定未知数,条件是否充分,或者它是否存在、是否多余、是否矛盾等等。列出这些问题后,很容易建立起条件和所需要结论或求解结果之间的联系,从而解决问题。历年高考卷中的前6道填空题基本都属于这类情况。同学们只要考虑上述问题,做起来会相对轻松。当一道新颖或感觉陌生的题出现在你面前时,如果也能做到这样游刃有余,那学习数学就很轻松愉悦了。
        当然,高考题目的形式在不断变化,难度也在不断增加。面对这种情况,很多同学感到无所适从,题目在手,不知考察哪个知识点,学到的方法不知用在何处,更不知如何解决问题。如何提高解题的实践操作性,就成了目前教学中的一大难题。笔者现将平时数学教学中摸索出的几种破题方法介绍给大家,以供参考。
        一、N即1
        利用数学思想里特殊与一般的思想,将题目中较大的数字或参数直接视为1,使复杂问题简单化,就容易得到求解的方法和思路;或者当题目中出现多个参数时,将其简化成较少或1个参数的问题来求解。通过对个例的认识与研究,形成对事物由浅入深、由现象到本质、由局部到整体、由实践到理论、由特殊到一般、再由一般到特殊的反复认识过程。
        例1、某造纸厂拟建一座平面图形为矩形且面积为162平方米的三级污水处理池,池的深度一定,如果池四周围墙建造单价为400元/米,中间两道隔墙建造单价为248元/米,池底建造单价为80元/米2,水池所有墙的厚度忽略不计。
        (1)试设计污水处理池的长和宽,使总造价最低,并求出最低总造价。
        (2)若由于地形限制,该池的长和宽都不能超过16米,试设计污水池的长和宽,使总造价最低,并求出最低总造价。
        解题思路:该题我们可以借助图形,设污水处理池的宽为x米,则长为  米,先建立起函数模型。起初函数式子总造价f(x)=400×(2x+    )+248×2x+80×162相对复杂,数字很大,很繁琐。此时如果在列式的过程中,将较大的数字视为1,就会很容易发现此函数就是y=x+ 的模型,这样后面的求解思路就很清晰了。则总造价f(x)=400×(2x+    +248×2x+80×162≥1290×2+12960=38880(元),当且仅当x=10时取等号。 第二问中,由限制条件知10≤x≤16。
        设g(x)=x+  (10 ≤x≤16)。
        同样将较大数字视为1,问题自然简化成函数有限定范围、取不到等号的问题,而采用求导判断其单调性的方法得到,g(x)在[10 ,16]上是增函数,所以当x=10时,g(x)有最小值,即f(x)有最小值,总造价最低,为38882元。
        有时题目中出现了字母(参数),同学们往往会觉得解决起来就比较棘手。其实若将其中的参数具体化,利用一般到特殊的思想,将其视为1,认清题目的基本模型,找到相关的知识点和解决方法,再回到一般情况,回到题目中的具体条件进行分类,就能使问题得到解决。
        例2、已知函数g(x)=   +1nx在[1,+∞)上为增函数,且θ∈(0,π),f(x)=mx-  -1nx,m∈R。
        (1)求θ的值。(2)若f(x)-g(x)在[1,+∞)上为单调函数,求m的取值范围。(3)设h(x)= ,若在[1,e]上至少存在一个x0,使得f(x0)-g(x0)>h(x0)成立,求m的取值范围。
        解题思路:这道题目中,可将(1)问中的sinθ视为1,函数基本模型还原,就可以得到此题是利用求导解决函数单调性问题。从而由题意得知:g′(x)=   + ≥0在[1,+∞)上恒成立,即    ≥0。在解这个不等式时,仍可将sinθ视为1,还原为求解分式不等式,找到基本思路。∵θ∈(0,π),∴sinθ>0。故sinθ·x-1≥0在[1,+∞)上恒成立,只需sinθ·1-1≥0,即sinθ≥1,只有sinθ=1。结合θ∈(0,π),得θ= 。
        在(2)中,f(x)-g(x)=mx- -21nx,也可以将m视为1,认清是含有分式函数、对数函数在内的函数单调性求导问题。因为f(x)-g(x)在其定义域内为单调函数,所以(f(x)-g(x))′=     ,所以mx2-2x+m≥0或者mx2-2x+m≤0在[1,+∞)恒成立。mx2-2x+m≥0等价于m(1+x2)≥2x,即m≥  ,故m的取值范围是(-∞,0]∪[1,+∞)。
        在(3)中构造出F(x)=f(x)-g(x)-h(x),F(x)=mx- -21nx- 。仍可以用这样的想法来理清解题思路,后分类进行讨论,解得m>  。
        在平时的检测中,如果碰到一些字母或参数较多的问题,只要本着“多就是1”的原则,就会成竹在胸,不会有恐惧感,心定气闲之余,问题也就迎刃而解。
        例如(08江苏高考第11题):
        已知x、y、z∈R+,x-2y+3z=0,则 的最小值______。         
        说明:本题有着将三元化为二元的思想,由x-2y+3z=0得y=  ,代入 ,利用二元基本不等式问题轻松解决。
        再如:在△ABC中,a、b、c成等差数列,且公差d<0,最大角是最小角的2倍,则a∶b∶c=______。
        分析思路:结合已知条件初步分析,不可能将三条边一一解出来,又因为是求比值,所以在这题中看起来是三条边,其实就是两个元素间的关系问题。带着这个想法,着手分析两个元素,努力找出相互关系。根据a、b、c成等差数列,不直接用2b=a+c,而用b-d、b、b+d,再根据大边对大角、大角为A、小角为C的规律,由正弦定理可得   =   ,即   =   。运用倍角公式和余弦定理,代入整理有b=-5d,从而得出a∶b∶c=6∶5∶4。
        二、数即形
        数学研究的对象是数量关系和空间形式,即数与形两个方面。面对难以下手的代数形式,可以用相应的几何图形去思考;不好解决的几何图形问题,可以寻找相关的代数形式来解决。通过数与形相互转化的方式解决数学问题,实现数形结合的有机统一,常常会与以下内容有关:(l)实数与数轴上的点的对应关系;(2)函数与图像的对应关系;(3)曲线与方程的对应关系;(4)以几何元素和几何条件为背景建立起来的概念,如复数、三角函数等;(5)所给的等式或代数式的结构含有明显的几何意义等。
第一种情况:可将较为复杂的代数问题利用相应图像解决。
        例1、若直角坐标平面中两点P、Q满足条件:①P、Q都在函数f(x)的图像上,②P、Q关于原点对称,则称点对(P,Q)是函数f(x)的一个“友好点对”。
        已知f(x)        ,则f(x)的“友好点对”有______个。
        解题思路:要解决好这个问题,列式分析判断是很困难的。可通过平移、描点得到函数的图像后,将y轴一边的图像与原点对称,就可直接观察交点个数得解。
        又如:在平面直角坐标系xoy中,若直线y=kx+1与曲线y=|x+ |-|x- |有四个公共点,则实数k的取值范围是______。这道题如果利用两个式子之间的关系来解答是无从下手的,但若在同一坐标系中先分类讨论去绝对值,将函数分段,作出曲线y=|x+ |-|x- |的图像,然后将过(0,1)的直线围绕点旋转,很快就能得到符合题目要求的条件,相切位置可通过求导也可通过方程联立求得。