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所谓多维型思维,是指在思维的总进程中,由多个思维指向、多个思维起点、多个逻辑规则、多个评价标准、多个思维结论组成的多渠道逻辑线索的思维模式,其富有网络性特征、主体性特点,思维流畅、交通,不拘泥常规常法,善于开拓、变异。在数学教学中,教师注重多维性数学思维的培养和训练,有利于学生掌握知识间的内在联系,透彻地理解教材,巩固所学的知识,并能激发学习兴趣,开阔知识视野,培养分析能力、探索能力、解决问题的能力。
一题之“多”是指:一题多解、一题多变、一题多问、一题多用、一题多联等几个方面。实践证明:一题之“多”是进行多维型数学思维训练的有效方法,下面各举一例以说之,请同行们指正。
一、一题多解,拓广思路,发散数学思维
例1:已知X+Y=1,求X+Y的最小值。
解法一:(利用变元法)把Y=1-X代入X+Y得:
X+Y=X+(1-X)=2(X-)+,
∴当X=时,X+Y的最小值为。
解法二:(利用判别式法)设m=X+Y,
则m=X+(1-X),即2X-2X+1-m=0。
∵X∈R,
∴判别式△=(-2)-4×2(1-m)≥0,得m≥,
∴X+Y的最小值为。
解法三:(利用点到直线的距离公式)把X+Y=1看作一条直线方程(如图1),把求X+Y的最小值的问题转化为直线AB上找一点C(X,Y),使C到原点的距离为最小。作OC⊥AB,垂足C点即为所求的点。
∵|OC|==,∴|OC|=,∴X+Y的最小值为。
解法四:(利用三角函数的性质)设X+Y=n(n≥0),令X=ncosθ,Y=nsinθ,代入X+Y=1中,得ncosθ+nsinθ=1,n==,n=≥,∴X+Y的最小值为。
解法五:(利用基本不等式的性质)∵X+Y=1,和为定值,XY当且仅当X=Y=时有最大值,∴X+Y=(X+Y)-2XY=1-2XY≥1-=即X+Y有最小值为。
通过上述多种解法,学生的思维始终处于一种“追求从另一个角度思考”的动的状态,这不仅可使学生获得多种解题途径和方法,将不同章节的数学知识从横向加以串通和融化,而且有利于拓宽知识视野,开拓解题思路,提高解题能力,更培养了思维的敏捷性。
二、一题多变,活跃思路,深化数学思维
例2:7个人坐在一条长凳上,如果甲、乙两人必须坐在一起,有多少种不同的坐法?
将本题的某些条件进行简单变换、深挖、推广,可演变成一连串的排列组合题:
1. 7个人并排站成一行,①甲、乙、丙三人要站在一起;②3个女生要站在一起,4个男生也要站在一起;③其中3个女生、4个男生,男生要间隔站;④甲、乙两人之间要站1人;⑤乙必须站在甲右边(可以不相邻),问以上分别有多少种不同站法?
2. 4只白球,3只红球摆成一排,红球全摆在一起,有多少种摆法?
3.某铁路调车场有7股道,要停放4列火车(每股一列),其中有3股靠在一起的股道无车,有多少种不同的停法?
4.从7名男生中选出5名,从4名女生中选出2名站成一行,有多少种不同站法?若其中2名女生必须站在一起,又有多少种不同的站法?
5. 7个人值班,分早、中、夜三班,每班至少2人,有多少种不同的安排方法?
将题目演变、拓广,使原来一道题,变成多类题,无疑能提高学生举一反三、触类旁通的能力。利用这些变题对学生进行启发、诱导、联系、对比,有利于学生摸素解题规律,提高分析能力和解题能力,从而培养学生思维的灵活性。
三、一题多问,展开思路,引导数学思维
例3:把长、宽各为4、3的长方形ABCD沿对角线AC折成直二面角(如图2),求:
1.顶点B和D的距离;
2.BD与平面ADC所成的角;
3.二面角B—AD—C的度数;
4.AC与BD所成的角;
5.AC与BD的距离;
6.AD与BC的距离。
图2
解这样的一题多问,学生可系统地复习立体几何中有关角、距离的概念,从一题多问中展开思路,活跃思路,使数学思维得以引导和发散,同时可培养学生的解题能力,有事半功倍的效果。
四、一题多用,开阔思路,拓宽数学思维
例4:求证:(a+b+c)(++)≥9(a、b、c∈R)。
证明:∵a、b、c∈R,∴a+b+c≥3,>0。
同向不等式相乘即可证得。
运用本题可较敏捷地证得下列各题:
1.已知a、b、c是实数,求证:++≥。
2.若loga>0,loga>0,loga>0,mnl=a,求证:loga+loga+loga=logm+logn+logl。
3.求证:在锐角△ABC中,有tanAtanB+tanBtanC+tanCtanA≥9。
4.设h,h,h及γ不分别为△ABC三边上的高及内切圆半径,且h+h+h=9γ,证明:△ABC是正三角形。
数学中的每一题均源于一题型,共性于一题型,解法于一题型,解题时应重视总结、分析,善于通过解完一题,得出一个题型,并运用这一题型去猎取较广、较难的问题。一题多用的训练可使知识由浅入深,思维更加宽广、活跃,让学生有所知、有所得、有所行,受益匪浅。
五、一题多联,深入思路,发展数学思维
例5:设X、X、X…都是正数,求证:+++…++≥X+X…+X。
联想1:联想到平均不等式:
+X≥2X,+X≥2X,…,+X≥2X,+X≥2X,同向不等式相加可证之。
联想2:联想到构造二次函数:
设左边=μ,
令f(t)=(∑X)t-2(∑X)t+μ=(t-)+(t-)+…+(t-)。
联想3,联想到柯西不等式:
(X+X+X+…+X)=(·+·+…+·+·)≤(X+X+…+X+X)(++…++)。
解题与联想是分不开的,在解题教学中,教师应引导学生带着问题从各个方向进行联想,促使学生的思维向多层次、多方位发散,解决问题的能力不断提高。一题多联的训练可以拓展学生的视野,使学生的思维广阔,对于活跃学生的思维,诱发创造因子的萌动大有裨益 。
一题之“多”是指:一题多解、一题多变、一题多问、一题多用、一题多联等几个方面。实践证明:一题之“多”是进行多维型数学思维训练的有效方法,下面各举一例以说之,请同行们指正。
一、一题多解,拓广思路,发散数学思维
例1:已知X+Y=1,求X+Y的最小值。
解法一:(利用变元法)把Y=1-X代入X+Y得:
X+Y=X+(1-X)=2(X-)+,
∴当X=时,X+Y的最小值为。
解法二:(利用判别式法)设m=X+Y,
则m=X+(1-X),即2X-2X+1-m=0。
∵X∈R,
∴判别式△=(-2)-4×2(1-m)≥0,得m≥,
∴X+Y的最小值为。
解法三:(利用点到直线的距离公式)把X+Y=1看作一条直线方程(如图1),把求X+Y的最小值的问题转化为直线AB上找一点C(X,Y),使C到原点的距离为最小。作OC⊥AB,垂足C点即为所求的点。
∵|OC|==,∴|OC|=,∴X+Y的最小值为。
解法四:(利用三角函数的性质)设X+Y=n(n≥0),令X=ncosθ,Y=nsinθ,代入X+Y=1中,得ncosθ+nsinθ=1,n==,n=≥,∴X+Y的最小值为。
解法五:(利用基本不等式的性质)∵X+Y=1,和为定值,XY当且仅当X=Y=时有最大值,∴X+Y=(X+Y)-2XY=1-2XY≥1-=即X+Y有最小值为。
通过上述多种解法,学生的思维始终处于一种“追求从另一个角度思考”的动的状态,这不仅可使学生获得多种解题途径和方法,将不同章节的数学知识从横向加以串通和融化,而且有利于拓宽知识视野,开拓解题思路,提高解题能力,更培养了思维的敏捷性。
二、一题多变,活跃思路,深化数学思维
例2:7个人坐在一条长凳上,如果甲、乙两人必须坐在一起,有多少种不同的坐法?
将本题的某些条件进行简单变换、深挖、推广,可演变成一连串的排列组合题:
1. 7个人并排站成一行,①甲、乙、丙三人要站在一起;②3个女生要站在一起,4个男生也要站在一起;③其中3个女生、4个男生,男生要间隔站;④甲、乙两人之间要站1人;⑤乙必须站在甲右边(可以不相邻),问以上分别有多少种不同站法?
2. 4只白球,3只红球摆成一排,红球全摆在一起,有多少种摆法?
3.某铁路调车场有7股道,要停放4列火车(每股一列),其中有3股靠在一起的股道无车,有多少种不同的停法?
4.从7名男生中选出5名,从4名女生中选出2名站成一行,有多少种不同站法?若其中2名女生必须站在一起,又有多少种不同的站法?
5. 7个人值班,分早、中、夜三班,每班至少2人,有多少种不同的安排方法?
将题目演变、拓广,使原来一道题,变成多类题,无疑能提高学生举一反三、触类旁通的能力。利用这些变题对学生进行启发、诱导、联系、对比,有利于学生摸素解题规律,提高分析能力和解题能力,从而培养学生思维的灵活性。
三、一题多问,展开思路,引导数学思维
例3:把长、宽各为4、3的长方形ABCD沿对角线AC折成直二面角(如图2),求:
1.顶点B和D的距离;
2.BD与平面ADC所成的角;
3.二面角B—AD—C的度数;
4.AC与BD所成的角;
5.AC与BD的距离;
6.AD与BC的距离。
图2
解这样的一题多问,学生可系统地复习立体几何中有关角、距离的概念,从一题多问中展开思路,活跃思路,使数学思维得以引导和发散,同时可培养学生的解题能力,有事半功倍的效果。
四、一题多用,开阔思路,拓宽数学思维
例4:求证:(a+b+c)(++)≥9(a、b、c∈R)。
证明:∵a、b、c∈R,∴a+b+c≥3,>0。
同向不等式相乘即可证得。
运用本题可较敏捷地证得下列各题:
1.已知a、b、c是实数,求证:++≥。
2.若loga>0,loga>0,loga>0,mnl=a,求证:loga+loga+loga=logm+logn+logl。
3.求证:在锐角△ABC中,有tanAtanB+tanBtanC+tanCtanA≥9。
4.设h,h,h及γ不分别为△ABC三边上的高及内切圆半径,且h+h+h=9γ,证明:△ABC是正三角形。
数学中的每一题均源于一题型,共性于一题型,解法于一题型,解题时应重视总结、分析,善于通过解完一题,得出一个题型,并运用这一题型去猎取较广、较难的问题。一题多用的训练可使知识由浅入深,思维更加宽广、活跃,让学生有所知、有所得、有所行,受益匪浅。
五、一题多联,深入思路,发展数学思维
例5:设X、X、X…都是正数,求证:+++…++≥X+X…+X。
联想1:联想到平均不等式:
+X≥2X,+X≥2X,…,+X≥2X,+X≥2X,同向不等式相加可证之。
联想2:联想到构造二次函数:
设左边=μ,
令f(t)=(∑X)t-2(∑X)t+μ=(t-)+(t-)+…+(t-)。
联想3,联想到柯西不等式:
(X+X+X+…+X)=(·+·+…+·+·)≤(X+X+…+X+X)(++…++)。
解题与联想是分不开的,在解题教学中,教师应引导学生带着问题从各个方向进行联想,促使学生的思维向多层次、多方位发散,解决问题的能力不断提高。一题多联的训练可以拓展学生的视野,使学生的思维广阔,对于活跃学生的思维,诱发创造因子的萌动大有裨益 。