论文部分内容阅读
中学解题中有些数学问题可通过“数形结合”的思想加以解决。用“数形结合”的思想解题,具有直观性、灵活性、深刻性,而且可跨越各科的界线,有较强的综合性。一些数学问题可通过如下途径解决:将“形”转化为“数”(式),用代数方法研究几何问题;将“数”转化为“形”,根据给出的“数”(式)结构特点,构造出与它相应的几何图形,“数”上构“形”,用几何直观的方法解决代数问题。下面是中学数学中常用到“数形结合”思想解题的几个重要内容:
一、用“数形结合思想”研究函数问题
1、对称图形变换
⑴函数y=f(x)图象关于原点对称推出x属于R,x属于M,且f(-x)=-f(x)
⑵若函数y=f(x)定义域为R,x属于R,f(x)=f(2a-x),则图形关于x=a对称。
⑶y=f(x)的定义域为M,x属于M,a+x,a-x均属于M,且f(a+x)=f(a-x),则:y=f(x)的图形关于x=a对称(反之也成立)。
⑷y=f(x)在定义域上有反函数,y=f(x)与y=f-1(x)的图象关于y=x对称。
2、函数图象变换
⑴平移变换,水平平移。f(x±a)(a>0)的图象是将f(m)图象向左(或右)平移a个单位而得到上下平移。f(x)±A(A>0)的图象是将f(x)的图象向上(或下)平移A个单位得到。
⑵伸缩变换。y=f(ax)(a>0)的图象是将y=f(x)的图象上的每一点,横坐标压缩(a>1)或伸长(0<a<1)到原来的倍,纵坐标不变而得到。y=Af(x)(A>0)的图象将f(x)的图象上的每一点纵坐标伸长(A>0)或压缩(O<A<1)到原来的A倍,横坐标不变得到。
⑶图象的叠加。y=g(x)±f(x)的图象是将f(x)与g(x)对于同一x的纵坐标相加(减)为纵坐标,横坐标不变的所有点构成的图象。
二、利用“数形结合”的思想解决数列问题
数列可视为定义在自然数集上的特殊函数。
⑴等差数列:an=a1+(n-1)d(a1,d常数视为n的常数视为n的常数)=dn+(a1-d)(n∈N* 为一次函数),Sn=a1n+d=n2+(a1-)n(n∈N*为二次函数)。
⑵等比数列:an=a1qn-1(n∈N*)视为指数函数与常数的乘积。
Sn==-可用指数函数图象研究。
例:已知Sn是等差数列{an}的前几项和,且Sp=Sq(p≠q),求Sp+q=?
解:如图:
Sn=n2+(a1-)n为过原点的二次函数,不妨设d<0,二次函数开口向下
∴Sp+q=0
三、用“数形结合”思想解方程和不等式
1、解决方程问题
将方程的解视为二次函数的交点,然后借助于函数图象的直观性研究交点问题,从而达到研究方程的根本目的。
例:已知:k属于R,讨论关于x的方程|x2-1|-x-k=O的实根情况。
解:如右图,原方程为|x2-1|=x+k
令y=|x-1|,y=x+k
为与y=x平行的一族平行线。
①当k<-1时,无交点,方程无解。
②当k=-1时,有一交点,方程有两解。
③当-1<k<1时,有两交点,方程有两解。
④当k=1时,有三交点,方程有三解。
⑤当1<k<时,有四交点,方程有四解。
2、解决不等式(分析条析、结论的几何
意义,从中找出解题方法)
例:设函数f(x)=|lgx|,若0<a<b,
且f(a)>f(b),求证:ab<1
证明:如图所示:
①若a,b>1,则f(a)>f(b)不可能成立。
②若a,b<1,则a,b<1显然成立。
③若0<a≤b,f(a)=|lga|=-lga,f(b)=|lgb|=lgb
∵f(a)>f(b)
∴-lga>lgb>O>lgb+lga=lgab
∵lg1=0
∴1>ab(大于1时为增函数)
四、利用“数形结合”思想解决三角问题
利用三角函数中的单位圆、三角函数图形解题。
例:解三角不等式:sinx>
解:如图:
在单位圆中找出:sinx=的边界角
然后写出区间解:2kπ+π<x<2kπ+π(k属于Z)
总之,利用“数形结合”的思想探究一些数学问题,用形探究数,用数研究形、数形结合,使问题变得直观简洁。因此,数形结合思想在中学解题中具有重要的意义。
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”
一、用“数形结合思想”研究函数问题
1、对称图形变换
⑴函数y=f(x)图象关于原点对称推出x属于R,x属于M,且f(-x)=-f(x)
⑵若函数y=f(x)定义域为R,x属于R,f(x)=f(2a-x),则图形关于x=a对称。
⑶y=f(x)的定义域为M,x属于M,a+x,a-x均属于M,且f(a+x)=f(a-x),则:y=f(x)的图形关于x=a对称(反之也成立)。
⑷y=f(x)在定义域上有反函数,y=f(x)与y=f-1(x)的图象关于y=x对称。
2、函数图象变换
⑴平移变换,水平平移。f(x±a)(a>0)的图象是将f(m)图象向左(或右)平移a个单位而得到上下平移。f(x)±A(A>0)的图象是将f(x)的图象向上(或下)平移A个单位得到。
⑵伸缩变换。y=f(ax)(a>0)的图象是将y=f(x)的图象上的每一点,横坐标压缩(a>1)或伸长(0<a<1)到原来的倍,纵坐标不变而得到。y=Af(x)(A>0)的图象将f(x)的图象上的每一点纵坐标伸长(A>0)或压缩(O<A<1)到原来的A倍,横坐标不变得到。
⑶图象的叠加。y=g(x)±f(x)的图象是将f(x)与g(x)对于同一x的纵坐标相加(减)为纵坐标,横坐标不变的所有点构成的图象。
二、利用“数形结合”的思想解决数列问题
数列可视为定义在自然数集上的特殊函数。
⑴等差数列:an=a1+(n-1)d(a1,d常数视为n的常数视为n的常数)=dn+(a1-d)(n∈N* 为一次函数),Sn=a1n+d=n2+(a1-)n(n∈N*为二次函数)。
⑵等比数列:an=a1qn-1(n∈N*)视为指数函数与常数的乘积。
Sn==-可用指数函数图象研究。
例:已知Sn是等差数列{an}的前几项和,且Sp=Sq(p≠q),求Sp+q=?
解:如图:
Sn=n2+(a1-)n为过原点的二次函数,不妨设d<0,二次函数开口向下
∴Sp+q=0
三、用“数形结合”思想解方程和不等式
1、解决方程问题
将方程的解视为二次函数的交点,然后借助于函数图象的直观性研究交点问题,从而达到研究方程的根本目的。
例:已知:k属于R,讨论关于x的方程|x2-1|-x-k=O的实根情况。
解:如右图,原方程为|x2-1|=x+k
令y=|x-1|,y=x+k
为与y=x平行的一族平行线。
①当k<-1时,无交点,方程无解。
②当k=-1时,有一交点,方程有两解。
③当-1<k<1时,有两交点,方程有两解。
④当k=1时,有三交点,方程有三解。
⑤当1<k<时,有四交点,方程有四解。
2、解决不等式(分析条析、结论的几何
意义,从中找出解题方法)
例:设函数f(x)=|lgx|,若0<a<b,
且f(a)>f(b),求证:ab<1
证明:如图所示:
①若a,b>1,则f(a)>f(b)不可能成立。
②若a,b<1,则a,b<1显然成立。
③若0<a≤b,f(a)=|lga|=-lga,f(b)=|lgb|=lgb
∵f(a)>f(b)
∴-lga>lgb>O>lgb+lga=lgab
∵lg1=0
∴1>ab(大于1时为增函数)
四、利用“数形结合”思想解决三角问题
利用三角函数中的单位圆、三角函数图形解题。
例:解三角不等式:sinx>
解:如图:
在单位圆中找出:sinx=的边界角
然后写出区间解:2kπ+π<x<2kπ+π(k属于Z)
总之,利用“数形结合”的思想探究一些数学问题,用形探究数,用数研究形、数形结合,使问题变得直观简洁。因此,数形结合思想在中学解题中具有重要的意义。
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”