数形结合法在解题中的有效使用

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  数形结合法在每年的高考数学试题中都有所体现,它常用来研究方程根的情况,讨论函数的值域(最值)及求变量的取值范围等.对这类内容的选择题、填空题,数形结合特别有效.从近几年的高考题来看,数形结合的重点是研究“以形助数”.今后的高考中,仍然会沿用以往的命题思路,借助各种函数的图像和方程的曲线为载体,考查数形结合的思想和方法,在考题形式上,不但有小题,还会有解答题,在考查的数量上,会有多个小题考查数形结合的方法.复习中应提高用数形结合的思想和方法解题的意识,画图不能太草,要善于用特殊数或特殊点来精确确定图形间的位置关系.
  【数形结合法概述】
  1. 数形结合:包含“以形助数”和“以数辅形”两个方面,其应用大致可以分为两种情形:一是借助形的生动性和直观性来阐明数之间的联系,即以形作为手段,数作为目的,比如应用函数的图像来直观地说明函数的性质;二是借助于数的精确性和规范严密性来阐明形的某些属性,即以数作为手段,形作为目的,如应用曲线的方程来精确地阐明曲线的几何性质.
  2. 运用数形结合分析解决问题时,要遵循三个原则:
  (1)等价性原则.在数形结合时,代数性质和几何性质的转换必须是等价的,否则解题将会出现漏洞.有时,由于图形的局限性,不能完整的表现数的一般性,这时图形的性质只能是一种直观而浅显的说明,要注意其带来的负面效应.
  (2)双方性原则.既要进行几何直观分析,又要进行相应的代数抽象探求,仅对代数问题进行几何分析容易出错.
  (3)简单性原则.不要为了“数形结合”而数形结合.具体运用时,一要考虑是否可行和是否有利;二要选择好突破口,恰当设参、用参、建立关系、做好转化;三要挖掘隐含条件,准确界定参变量的取值范围,特别是运用函数图像时应设法选择动直线与定二次曲线.
  3. 数形结合在高考试题中主要有以下六个常考点:
  (1)集合的運算及Venn图;
  (2)函数及其图像;
  (3)数列通项及求和公式的函数特征及函数图像;
  (4)方程(多指二元方程)及方程的曲线;
  (5)对于研究距离、角或面积的问题,可直接从几何图形入手进行求解即可;
  (6)对于研究函数、方程或不等式(最值)的问题,可通过函数的图像求解(函数的零点、顶点是关键点),做好知识的迁移与综合运用.
  4. 数形结合的思想和方法是解答高考数学试题的一种常用方法与技巧,特别是在解选择题、填空题时发挥着奇特功效,这就要求我们在平时学习中加强这方面的训练,以提高解题能力和速度.具体操作时,应注意以下几点:
  (1)准确画出函数图像,注意函数的定义域;
  (2)用图像法讨论方程(特别是含参数的方程)的解的个数是一种行之有效的方法,值得注意的是首先要把方程两边的代数式看作是两个函数的表达式(有时可能先作适当调整,以便于作图),然后作出两个函数的图像,由图求解;
  (3)在解答题中数形结合是探究解题的思路时使用的,不可使用形的直观代替相关的计算和推理论证.
  一、构建函数模型并结合其图像求参数的取值范围
  总的来说“数形结合法”是解决许多数学问题的重要方法,它可以将抽象数学问题具体化、准确化、形象化.用好数形结合可以使我们更深入准确地理解数学问题.
  1. 在数学中函数的图像、方程的曲线、不等式所表示的平面区域、向量的几何意义、复数的几何意义等都实现以形助数的途径,当试题中涉及这些问题的数量关系时,我们可以通过图形分析这些数量关系,达到解题的目的.
  2. 有些图形问题,单纯从图形上无法看出问题的结论,这就要对图形进行数量上的分析,通过数的帮助达到解题的目的.
  3. 利用数形结合解题,有时只需把图像大致形状画出即可,不需要画出精确图像.
  4. 数形结合法是解决高考数学试题的一种常用方法与技巧,特别是在解选择题、填空题时更方便,可以提高解题速度.
  责任编辑 徐国坚
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