探究式解题法的有效尝试

来源 :数学学习与研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ericlin1985
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  一、问题情景
  设a1,a2,…,an是各项不为零的n(n≥4)项等差数列,且公差d≠0,若将此数列删去某一项后,得到的数列(按原来的顺序)是等比数列,则所有数对n,a1d所组成的集合为.
  探究式解法 取出一个各项不为零的4项等差数列,且公差d>0,如1,2,3,4,则n,a1d=(4,1).再取出一个各项不为零的4项等差数列,且公差d<0,如数列4,3,2,1,则n,a1d=(4,-4),则所有数对n,a1d所组成的集合为{(4,1),(4,-4)}.
  一般性解法 (1)当n=4时,由于连续三项既成等差数列又成等比数列的为常数数列,则只能删去第二或第三项.若删去第二项,则有a23=a1•a4,得出a1=-4d;若删去第三项,则有a22=a1•a4,得出a1=d,则数对n,a1d所组成的集合为{(4,1),(4,-4)}.
  (2)当n=5时,若删去第三项,则有a2•a4=a1•a5,得出d=0,不合题意;若删去其他任何一项,总有连续三项为常数数列.当n≥5时,显然都不成立.
  总之,所有数对n,a1d所组成的集合为{(4,1),(4,-4)}.
  二、阐述概念
  在解决一道数学题时,不是完整的利用题设和学过的概念或定理推出结论,而是从最简单的或特殊的问题入手,再根据已学的知识得到问题的答案或解题思路,进而得出完整或较为准确的结论,即为探究式解法.它区别于探究性学习,因为探究性学习是指教学过程具有探究性,而探究式解题呈现的是解题思维过程的探究性.数学归纳法就是探究式解题法的一种.
  三、简单应用
  1.在解填空题中的应用
  (2005年全国卷1理科第15题)△ABC的外接圆的圆心为O,两条边上的高的交点为H,若OH=m(OA+OB+OC),则实数m=.
  探究式解法 如图1,在一个等腰直角三角形ABC中,C为直角顶点,O为外接圆的圆心.因为C为三角形的垂心H,则OH=OC.又因为OA+OB=0,所以,m=1.我们都知道这样做可能不全面,但是据了解有相当多的考生是这样做的,事实上结论是正确的.
  一般性解法
  分析 本题是在平面向量与平面几何知识的交汇点上命题的一道典型试题.考查应用向量的知识解决平面几何问题的能力.
  解 如图,延长BO到D,则BD是圆O的直径,∠BAD=∠BCD=90°.
  ∴AH∥CD,AD∥CF,AH=DC.
  ∴OH=OA+AH=OA+DC=OA+DO+OC
  =OA+OB+OC.①
  又 ∵OH=m(OA+OB+OC),②
  比较①,②两式可知m=1.
  作为一道填空题,这两种解法比较,易见探究式解法更有优越性,尽管后者方法全面系统,但是一般的学生较难想到.
  图 3
  2.在解选择题中的应用
  (2009年上海高考卷文科第18题)过圆C:(x-1)2+(y-1)2=1的圆心,作直线分别交x,y正半轴于点A,B,△AOB被圆分成四部分(如图3),若这四部分图形面积满足SⅠ+SⅣ=SⅡ+SⅢ,则直线AB有()
  A.0条
  B.1条
  C.2条
  D.3条
  探究式解法 由已知,得SⅣ-SⅡ=SⅢ-SⅠ,第Ⅱ,Ⅳ部分的面积是定值,所以,SⅣ-SⅡ为定值,即SⅢ-SⅠ为定值,当直线AB绕着圆心C移动时,只可能有一个位置符合题意,即直线AB只有一条,故选答案B.
  其实,在解选择题时,若用一般性解法,可能难度太大.我们往往不是直接去解,而是通过探究式等解法,探究式解法的应用价值被充分地体现出来.
  四、创新展望
  1.相对于一般性解题方式,探究式解题更有利于为较难题提供一种解题方式,使得问题简单化,学生更容易接受.
  2.从简单问题或特殊情况入手得出的结论可能不全面,但有时也是准确的.同时,探究式解题方式或许在解题方法上有意外的收获,数学归纳法就是探究式解题法的一种.
  一般的,老师总想教给学生一个完备的或者系统的解题方法,让学生掌握并会使用,这一点无可厚非,可是先让学生想问题,他们未必按照你的预期来实现,更难以接受你所讲授的完备的解题方法.我们知道哥德巴赫猜想至今还没有得到证明,但是在一些简单命题的证明是上有了很大突破.也许探究式解题方式并不完美,但是更能锻炼学生的探究能力和创新意识.
  
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