學(xué)好高中數(shù)學(xué)的核心是數(shù)學(xué)思想

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

學(xué)好高中數(shù)學(xué)的核心是數(shù)學(xué)思想,數(shù)學(xué)思想方法相比數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識,有較高的地位和層次。數(shù)學(xué)知識是數(shù)學(xué)內(nèi)容,可以用文字和符號來記錄和描述:比如,集合、對稱軸、斜率、焦點離心率、切點、∞∈∩∪∥⊥∠,隨著時間的推移,我們會逐漸忘記。而數(shù)學(xué)思想方法則是一種數(shù)學(xué)意識,屬于思維的范疇,用以對數(shù)學(xué)問題的認(rèn)識、處理和解決。

掌握數(shù)學(xué)就意味著要善于解題。當(dāng)我們解題時遇到一個新問題,總想用熟悉的題型去“套”,這只是滿足于解出來。當(dāng)碰到的題目類型有些難度或者沒有做過類似題型時,往往就“卡殼”甚至束手無策了。只有對數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)方法理解透徹及融會貫通時,才能提出新看法、巧解法。高考試題十分重視對于數(shù)學(xué)思想方法的考查,特別是突出考查能力的試題,其解答過程都蘊含著重要的數(shù)學(xué)思想方法。我們要有意識地應(yīng)用數(shù)學(xué)思想方法去分析問題解決問題,形成能力,提高數(shù)學(xué)素質(zhì),使自己具有數(shù)學(xué)頭腦和眼光。

以下是高中生需要掌握好的四大數(shù)學(xué)思想方法。

1、函數(shù)與方程思想

函數(shù)的思想,就是運用運動和變化的觀點,集合與對應(yīng)的思想,去分析和研究數(shù)學(xué)問題中的等量關(guān)系,建立或構(gòu)造函數(shù)關(guān)系,再運用函數(shù)的圖像和性質(zhì)去分析問題,轉(zhuǎn)化問題,從而使問題獲得解決。

方程的思想,就是從問題的數(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——方程或方程組,通過解方程或方程組,或者運用方程的性質(zhì)去分析、轉(zhuǎn)化問題,使獲得解決。

函數(shù)與方程思想——重要形式

(1)函數(shù)和方程是密切相關(guān)的,對于函數(shù)y=f(x),當(dāng)y=0時,就轉(zhuǎn)化為方程f(x)=0,也可以把函數(shù)式y(tǒng)=f(x)看做二元方程y-f(x)=0。函數(shù)問題(例如求反函數(shù),求函數(shù)的值域等)可以轉(zhuǎn)化為方程問題來求解,方程問題也可以轉(zhuǎn)化為函數(shù)問題來求解,如解方程f(x)=0,就是求函數(shù)y=f(x)的零點;

(2)函數(shù)與不等式也可以相互轉(zhuǎn)化,對于函數(shù)y=f(x),當(dāng)y>0時,就轉(zhuǎn)為不等式f(x)>0,借助于函數(shù)圖像與性質(zhì)解決有關(guān)問題,而研究函數(shù)的性質(zhì),也離不開解不等式;

(3)數(shù)列的通項或前n項和是自變量為正整數(shù)的函數(shù),用函數(shù)的觀點處理數(shù)列問題有時十分有效;

(4)解析幾何中的許多問題,例如直線和二次曲線的位置關(guān)系問題,需要通過解二元方程組才能解決,涉及到二次方程與二次函數(shù)的有關(guān)理論;

(5)立體幾何中有關(guān)線段、角、面積、體積的計算,經(jīng)常需要運用布列方程或建立函數(shù)表達(dá)式的方法加以解決。

2、數(shù)形結(jié)合思想

數(shù)形結(jié)合,就是根據(jù)數(shù)與形之間的對應(yīng)關(guān)系,通過數(shù)與形的相互轉(zhuǎn)化來解決數(shù)學(xué)問題的一種重要思想方法.?dāng)?shù)形結(jié)合思想通過“以形助數(shù),以數(shù)輔形”,使復(fù)雜問題簡單化,抽象問題具體化,能夠變抽象思維為形象思維,有助于把握數(shù)學(xué)問題的本質(zhì),它是數(shù)學(xué)的規(guī)律性與靈活性的有機(jī)結(jié)合.

數(shù)形結(jié)合包含“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:一是借助形的生動性和直觀性來闡明數(shù)形之間的聯(lián)系,即以形作為手段,數(shù)作為目的,比如應(yīng)用函數(shù)的圖像來直觀地說明函數(shù)的性質(zhì);二是借助于數(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).

數(shù)形結(jié)合思想——實現(xiàn)途徑

(1)通過坐標(biāo)系“形題數(shù)解”:

借助于直角坐標(biāo)系、復(fù)平面,可以將幾何問題代數(shù)化.這一方法在解析幾何中體現(xiàn)的相當(dāng)充分(在高考中主要也是以解析幾何作為知識載體來考查的).值得強(qiáng)調(diào)的是,“形題數(shù)解”時,通過輔助角引入三角函數(shù)也是常常運用的技巧(這是因為三角公式的使用,可以大大縮短代數(shù)推理).

實現(xiàn)數(shù)形結(jié)合,常與以下內(nèi)容有關(guān):

①實數(shù)與數(shù)軸上的點的對應(yīng)關(guān)系;

②函數(shù)與圖像的對應(yīng)關(guān)系;

③曲線與方程的對應(yīng)關(guān)系;

④以幾何元素和幾何條件為背景,建立起來的概念,如復(fù)數(shù)、三角函數(shù)等;

⑤所給的等式或代數(shù)式的結(jié)構(gòu)含有明顯的幾何意義.如等式(x-2)2+(y-1)2=4,表示坐標(biāo)平面內(nèi)以(2,1)為圓心,以2為半徑的圓.

(2)通過轉(zhuǎn)化構(gòu)造“數(shù)題形解”:

許多代數(shù)結(jié)構(gòu)都有著相應(yīng)的幾何意義,據(jù)此,可以將數(shù)與形進(jìn)行巧妙地轉(zhuǎn)化.例如,

將a(a>0)與距離互化;

將a2與面積互化,將a2+b2+ab=a2+b2-2|a||b|cosθ(θ=60°或θ=120°)與余弦定理溝通;

將a≥b≥c>0且b+c>a中的a、b、c與三角形的三邊溝通;

將有序?qū)崝?shù)對(或復(fù)數(shù))和點溝通;

將二元一次方程與直線、將二元二次方程與相應(yīng)的圓錐曲線對應(yīng)等等.

這種代數(shù)結(jié)構(gòu)向幾何結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化常常表現(xiàn)為構(gòu)造一個圖形(平面的或立體的).另外,函數(shù)的圖像也是實現(xiàn)數(shù)形轉(zhuǎn)化的有效工具之一,正是基于此,函數(shù)思想和數(shù)形結(jié)合思想經(jīng)常相互滲透,演繹出解題捷徑.

3、分類討論思想

所謂分類討論,就是在研究和解決數(shù)學(xué)問題時,當(dāng)問題所給對象不能進(jìn)行統(tǒng)一研究,我們就需要根據(jù)數(shù)學(xué)對象的本質(zhì)屬性的相同點和不同點,將對象區(qū)分為不同種類,然后逐類進(jìn)行研究和解決,最后綜合各類結(jié)果得到整個問題的解決,這一思想方法,我們稱之為“分類討論的思想”.

分類討論思想的本質(zhì)上是“化整為零,積零為整”,從而增加了題設(shè)條件的解題策略.其基本步驟如下:

⑴確定討論對象和確定研究的全域;

⑵對所討論的問題進(jìn)行合理的分類(分類時需要做到不重復(fù)、不遺漏、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、分層不越級);

⑶逐類討論:即對各類問題詳細(xì)討論,逐步解決;

⑷歸納總結(jié),整合得出結(jié)論.

分類討論思想——必要性

⑴由數(shù)學(xué)概念引起的分類討論:如絕對值定義、等比數(shù)列的前n項和公式等;

⑵由數(shù)學(xué)運算要求引起的分類討論:如偶次方根非負(fù)、對數(shù)中的底數(shù)和真數(shù)的要求、不等式兩邊同乘一實數(shù)對不等號方向的影響等;

⑶由函數(shù)的性質(zhì)、定理、公式的限制引起的分類討論;

⑷由幾何圖形中點、線、面的相對位置不確定引起的分類討論;

⑸由參數(shù)的變化引起的分類討論:某些含參數(shù)的問題,由于參數(shù)的取值不同會導(dǎo)致所得結(jié)果不同,或由于不同的參數(shù)值要運用不同的求解或證明方法;

⑹其他根據(jù)實際問題具體分析進(jìn)行分類討論,如排列、組合問題,實際應(yīng)用題等。

4、轉(zhuǎn)化與化歸思想

轉(zhuǎn)化與化歸思想方法,就是在研究和解決有關(guān)數(shù)學(xué)問題時采用某種手段將問題通過變換使之轉(zhuǎn)化,進(jìn)而得到解決的一種方法.一般總是將復(fù)雜的問題通過變換轉(zhuǎn)化為簡單的問題,將難解的問題通過變換轉(zhuǎn)化為容易求解的問題,將未解決的問題通過變換轉(zhuǎn)化為已解決的問題。從某種意義上說,數(shù)學(xué)題的求解都是應(yīng)用已知條件對問題進(jìn)行一連串恰當(dāng)轉(zhuǎn)化,進(jìn)而達(dá)到解題目的的一個探索過程。

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(jìn)行必要的修正(如無理方程化有理方程要求驗根),它能帶來思維的閃光點,找到解決問題的突破口。

(1)直接轉(zhuǎn)化法

(2)換元法

(3)參數(shù)法:引進(jìn)參數(shù),使原問題的變換具有靈活性,易于轉(zhuǎn)化;

(4)構(gòu)造法:“構(gòu)造”一個合適的數(shù)學(xué)模型,把問題變?yōu)橐子诮鉀Q的問題;

(5)坐標(biāo)法

(6)類比法:運用類比推理,猜測問題的結(jié)論,易于確定轉(zhuǎn)化的途徑;

(7)特殊化方法:把原問題的形式向特殊化形式轉(zhuǎn)化,并證明特殊化后的結(jié)論適合原問題;

(8)一般化方法:若原問題是某個一般化形式問題的特殊形式且有較難解決,可將問題通過一般化的途徑進(jìn)行轉(zhuǎn)化;

(9)等價問題法

(10)補(bǔ)集法:(正難則反)若過正面問題難以解決,可將問題的結(jié)果看作集合A,而把包含該問題的整體問題的結(jié)果類比為全集U,通過解決全集U及補(bǔ)集CUA獲得原問題的解決。


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