人們習(xí)慣的思維方式是正向思維,即從條件手,進(jìn)行正面的推導(dǎo)和論證,使問題得到解決.但有些數(shù)學(xué)問題,若直接從正面求解,則思維較易受阻,而“正難則反,順難則逆,直難則曲”是突破思維障礙的重要 策略.
數(shù)學(xué)中存在著大量的正難則反的切入點(diǎn).?dāng)?shù)學(xué)中的定義、公式、法則和等價(jià)關(guān)系都是雙向的,具有可逆性;對數(shù)學(xué)方法而言,特殊與一般、具體與抽象、分析與綜合、歸納與演繹,其思考方向也是可逆的;作為解題策略,當(dāng)正向思考困難時(shí)可逆向思考,直接證明受阻時(shí)可間接證明,探索可能性失敗時(shí)轉(zhuǎn)向考察不可能性.由正難則反切入的具體途徑有:
1.定義、公式、法則的逆用;
2.常量與變量的換位;
3.反客為主;
4.反證法等.
【例題求解】
【例1】 已知 滿足 ,那么 的值為 .
(河南省競賽題)
思路點(diǎn)撥 視 為整 體,避免解高次方程求 的值.
【例2】 已知實(shí)數(shù) 、 、 滿足 ,且 求 的值.
(第四屆《學(xué)習(xí)報(bào)》公開賽試題)
思路點(diǎn)撥 顯然求 、 、 的值或?qū)で?、 、 的關(guān)系是困難的,令 ,則2002= ,原等式就可變形為關(guān)于 的一元二次 方程,運(yùn)用根與系數(shù)關(guān)系求解.
注:(1)人們 總習(xí)慣于用凝固的眼光看待常量與變量,認(rèn)為它們涇渭分明,更換不得,實(shí)際上將常量設(shè)為變量,或?qū)⒆兞繒簳r(shí)看作常 量,都會(huì)給人以有益的啟示.
(2) 人的思維活動(dòng)既有“求同”和“定勢”的方面,又有“求異”和“變通”的方面.求同與求異,定勢與變通是人的思維個(gè)性的兩極,充分利用知識(shí)和方法的雙向性,是培養(yǎng)思維能力的重要途徑.
正難則反在具體的解題中,還表現(xiàn)為下列各種形式:
(1)不通分母通分子;
(2)不求局部求整體;
(3)不先開方先平方;
(4)不用直接挖隱含;
(5)不算相等算不等;
(6)不求動(dòng)態(tài)求靜態(tài)等.
【例3】 設(shè) 、 、 為非零實(shí)數(shù),且 , , ,試問: 、 、 滿足什么條件時(shí),三個(gè)二次方程中至少有一個(gè)方程有不等的實(shí)數(shù)根.
思路點(diǎn)撥 如從正面考慮,條件“三個(gè)方程中至少有一個(gè)方程有不等的實(shí)數(shù)根”所涉及的情況比較復(fù)雜,但從其反面考慮情況卻十分簡單,只有一種可能,即三個(gè)方程都沒 有實(shí)數(shù)根,然后從全體實(shí)數(shù)中排除三個(gè)方程都無實(shí)數(shù)根的 、 、 的取值即可.
注:受思維定勢的消極影響,人 們在解決有幾個(gè)變量的問題時(shí),總抓住主元不放,使有些問題的解決較為復(fù)雜,此時(shí)若變換主元,反客為主,問題常常能獲得簡解.
【例4】 已知一平面內(nèi)的任意四點(diǎn),其中任何三點(diǎn)都不在一條直線上,試問:是否一定能從這樣的四點(diǎn)中選出三點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)三角形,使得這個(gè)三角形至少有一內(nèi)角不大于45°?請證明你的結(jié)論. (江蘇省競賽題)
思路點(diǎn)撥 結(jié)論是以疑問形式出現(xiàn)的,不妨先假定是肯定的,然后推理.若推出矛盾,則說明結(jié)論是否定的;若推不 出矛盾,則可考慮去證明結(jié)論是肯定的.
【例5】 能夠找到這樣的四個(gè)正整數(shù),使得它們中任兩個(gè)數(shù)的積與2002的和都是完全平方數(shù)嗎?若能夠,請舉出一例;若不能夠,請說明理由.
(北京市競賽題)
思路點(diǎn)撥 先假設(shè)存在正整數(shù) , , , 滿足 ( , =1,2,3,4,m為正整數(shù)).運(yùn)用完全平方數(shù)性質(zhì)、奇偶性分析、分類討論綜合推理,若推出矛盾,則原假設(shè)不成立.
注:反證法是從待證命題的結(jié)論的反面出發(fā),進(jìn)行推理,通過導(dǎo)出矛盾來判斷待證命題成立的方法,其證明的基本步驟是:否定待證命題的結(jié)論、推理導(dǎo)出矛盾、肯定原命題的結(jié)論.
宜用反證法的三題特征是:
(1)結(jié)論涉及無限;
(2)結(jié)論涉及唯一性;
(3)結(jié)論為否定形式;
(4)結(jié)論涉及“至多,至少”;
(5)結(jié)論以疑問形式出現(xiàn)等.
學(xué)力訓(xùn)練
1.由小到大排列各分?jǐn)?shù): , , , , , 是 .
2.分解因式 = .
3.解關(guān)于 的方程: ( ≥ )得 = .
4. 的結(jié)果是 .
5.若關(guān)于 的三個(gè)方程, , , 中至少有一個(gè)方程有實(shí)根,則m的取值范圍是 .
6.有 甲、乙兩堆小球,如果第一次從甲堆拿出和乙堆同樣多的小球放到乙堆,第二 次從乙堆拿出和甲堆剩下的同樣多的小球放到甲堆,如此挪動(dòng)4次后,甲、乙兩堆小球恰好都是16個(gè),那么,甲、乙兩堆最初各有 多少個(gè)小球?
(重慶市競賽題)
7.求這樣的正整數(shù) ,使得方程 至少有一個(gè)整數(shù)解.
(上海市競賽題)
8.某班參加運(yùn)動(dòng)會(huì)的19名運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)服號(hào)碼恰是1~19號(hào),這些運(yùn)動(dòng)員隨意地站成一個(gè)圓圈,則一定有順次相鄰的3名運(yùn)動(dòng)員,他們運(yùn)動(dòng)服號(hào)碼之和不小于32,請說明理由.
9.如正整數(shù) 和 之和是 ,則 可變?yōu)?,問能不能用這種方法數(shù)次,將22 變成2001?
(世界城際間數(shù)學(xué)聯(lián)賽題)
10.證明:如果整系數(shù)二次方程 a ( )有有理根,那么 , , 中至少有一個(gè)是偶數(shù).
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