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解题对学生数学能力的培养有重要作用.但数学题目浩如烟海,因此有针对性地选择一些题目,通过对这些题目的讲解,使学生牢固地掌握数学的基本知识和基本技能,学会使用多种方法和技巧,领悟数学思想,形成数学思维,是数学教学活动中一件非常有意义的事.下面就以题目为例,谈谈数学教学活动中对习题处理的一些设想,仅供参考.
例1 若方程1+log2x=2log2(x-a)有且只有一解,求参数a的取值.
这是一道常见的习题,可利用求方程根的知识来解决此问题.
一、一题多变
1.化特殊为一般,讨论方程1+log2x=2log2(x-a)的解的情况.
2.化等为不等,求不等式1+log2x<2log2(x-a)及1+log2x>2log2(x-a)的解集.
二、一题多解
在数学中引导学生深入理解,研究习题,探求多种解法可以激发学生的学习兴趣,激活学生的思维,培养学生的创造力.这里对例1给出两种求解方法.
分析 例1是一对数方程.求对数方程无一般解法,因此首先要做的就是将此方程化为更容易处理的形式,再进行讨论就容易了.
原方程等价于12log22x=log2(x-a),即等价于方程2x=x-a在约束条件x>0和x-a>0下有且只有一解.
解 不妨令f(x)=2x,g(x)=x-a(x>0且x-a>0).结论f(x)=g(x)有且只有一解等价于当且仅当f(x)的图像与g(x)的图像有且只有一个交点.这里就将“数”转化为“形”,从形的角度来考虑,作出下列图像(图1、图2).
由图1、图2可知,当a≥0时,y=2x与y=x-a的图像只有一个交点,原方程只有一解.当a<0时,当且仅当y=2x的图像与y=x-a相切时,它们只有一个交点,方程2x=x-a只有一解,于是方程x2-2(a+1)x+a2=0要满足Δ=0,即a=-12.
综上所述,原方程只有一解时,a的取值为{a|a=-12或a≥0}.
评注 (1)运用了“数”与“形”的等价转换.运用“f(x)=g(x)有m个根(m为非负整数)f(x)的图像与g(x)的图像有m个交点”这一结论直接由图像得出结果.
(2)一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)在整个实数集R上考虑其解的情况时要用Δ=b2-4ac来判断,而考虑ax2+bx+c=0(a≠0)在实数集上的一个子集上的解的问题时,Δ=b2-4ac就不能解决问题了,而要构造函数f(x)=ax2+bx+c,综合考虑其对称轴、极值点、开口方向、特殊点取值来解决问题.
三、一法多用
在例题教学中,让学生掌握通性通法,领会数学思想方法,是教学的重点.本例题的通法就是,在分类讨论的基础上,应用函数思想,结合图像解决问题.这是一种通法.下面利用这种思想方法解决一道高考题.
例2 (2006年浙辽高考题)设f(x)=3ax2+2bx+c,若a+b+c=0,f(0)>0,f(1)>0,求证:(1)a>0且-2 证明 (1)易证.
(2)f(x)的对称轴为x0=-b3a,由(1)知13<-b3a<23,
即x0=-b3a∈ (0,1).
由a>0知f(x)的图像开口向上,∵f(0)>0,f(1)>0,
因此只需证明有x′∈(0,1),使得f(x′)<0即可,不妨考虑f(x0)=f-b3a=3ac-b23a.
由a+b+c=0,得b2=(a+c)2.
∴3ac-b2=-a2-c2+ac=-3a24-c-a22<0(a>0).
∵a>0,∴f-b3a<0.
由f(0)>0,知f(x)在0,-b3a内与x轴有一交点;
由f(1)>0,知f(x)在-b3a,1内与x轴有一交点.
又f(x)与x轴最多有两交点,从而f(x)与x轴在0,-b3a与-b3a,1内各有一交点,即得f(x)在(0,1)内有两个根.
上面主要利用f(x)在x0=-b3a取极小值这一性质.但还有更省力的方法,简要如下:
f12=3a4+b+c=a+b+c-a4=-a4<0.其他的证明过程类似.
波利亚说过:“一个有责任的教师与其应付繁琐的教学内容和过量的题目,还不如适当选择某些有意义的,但又不太复杂的题目,去帮助学生挖掘题目的各个方面,在指导学生解题过程中,提高他们的才智与推理能力.”因此,让学生在理解题目的基础上,独立地提出一些与此有关的问题和结论,扩展一些题目的数学功能,发展其教育功能,从解本题转向独立地提出类似问题和解答这些问题,这个过程可以让学生形成类比概括能力,提高学生的独立思考能力和创造力.
例1 若方程1+log2x=2log2(x-a)有且只有一解,求参数a的取值.
这是一道常见的习题,可利用求方程根的知识来解决此问题.
一、一题多变
1.化特殊为一般,讨论方程1+log2x=2log2(x-a)的解的情况.
2.化等为不等,求不等式1+log2x<2log2(x-a)及1+log2x>2log2(x-a)的解集.
二、一题多解
在数学中引导学生深入理解,研究习题,探求多种解法可以激发学生的学习兴趣,激活学生的思维,培养学生的创造力.这里对例1给出两种求解方法.
分析 例1是一对数方程.求对数方程无一般解法,因此首先要做的就是将此方程化为更容易处理的形式,再进行讨论就容易了.
原方程等价于12log22x=log2(x-a),即等价于方程2x=x-a在约束条件x>0和x-a>0下有且只有一解.
解 不妨令f(x)=2x,g(x)=x-a(x>0且x-a>0).结论f(x)=g(x)有且只有一解等价于当且仅当f(x)的图像与g(x)的图像有且只有一个交点.这里就将“数”转化为“形”,从形的角度来考虑,作出下列图像(图1、图2).
由图1、图2可知,当a≥0时,y=2x与y=x-a的图像只有一个交点,原方程只有一解.当a<0时,当且仅当y=2x的图像与y=x-a相切时,它们只有一个交点,方程2x=x-a只有一解,于是方程x2-2(a+1)x+a2=0要满足Δ=0,即a=-12.
综上所述,原方程只有一解时,a的取值为{a|a=-12或a≥0}.
评注 (1)运用了“数”与“形”的等价转换.运用“f(x)=g(x)有m个根(m为非负整数)f(x)的图像与g(x)的图像有m个交点”这一结论直接由图像得出结果.
(2)一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)在整个实数集R上考虑其解的情况时要用Δ=b2-4ac来判断,而考虑ax2+bx+c=0(a≠0)在实数集上的一个子集上的解的问题时,Δ=b2-4ac就不能解决问题了,而要构造函数f(x)=ax2+bx+c,综合考虑其对称轴、极值点、开口方向、特殊点取值来解决问题.
三、一法多用
在例题教学中,让学生掌握通性通法,领会数学思想方法,是教学的重点.本例题的通法就是,在分类讨论的基础上,应用函数思想,结合图像解决问题.这是一种通法.下面利用这种思想方法解决一道高考题.
例2 (2006年浙辽高考题)设f(x)=3ax2+2bx+c,若a+b+c=0,f(0)>0,f(1)>0,求证:(1)a>0且-2
(2)f(x)的对称轴为x0=-b3a,由(1)知13<-b3a<23,
即x0=-b3a∈ (0,1).
由a>0知f(x)的图像开口向上,∵f(0)>0,f(1)>0,
因此只需证明有x′∈(0,1),使得f(x′)<0即可,不妨考虑f(x0)=f-b3a=3ac-b23a.
由a+b+c=0,得b2=(a+c)2.
∴3ac-b2=-a2-c2+ac=-3a24-c-a22<0(a>0).
∵a>0,∴f-b3a<0.
由f(0)>0,知f(x)在0,-b3a内与x轴有一交点;
由f(1)>0,知f(x)在-b3a,1内与x轴有一交点.
又f(x)与x轴最多有两交点,从而f(x)与x轴在0,-b3a与-b3a,1内各有一交点,即得f(x)在(0,1)内有两个根.
上面主要利用f(x)在x0=-b3a取极小值这一性质.但还有更省力的方法,简要如下:
f12=3a4+b+c=a+b+c-a4=-a4<0.其他的证明过程类似.
波利亚说过:“一个有责任的教师与其应付繁琐的教学内容和过量的题目,还不如适当选择某些有意义的,但又不太复杂的题目,去帮助学生挖掘题目的各个方面,在指导学生解题过程中,提高他们的才智与推理能力.”因此,让学生在理解题目的基础上,独立地提出一些与此有关的问题和结论,扩展一些题目的数学功能,发展其教育功能,从解本题转向独立地提出类似问题和解答这些问题,这个过程可以让学生形成类比概括能力,提高学生的独立思考能力和创造力.