试论高中数学解题中构造法的应用

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  摘 要:在当前的素质教学环境下,如何进一步强化学生的数学解题思维,是教师需要肩负的一项重要任务,为了强化相关人员的教学认识,本文对高中数学解题中构造法的应用展开探究,希望能够起到一些积极的参考作用.
  关键词:高中数学;构造法;解题应用;分析
  中图分类号:G632      文献标识码:A      文章编号:1008-0333(2021)13-0058-02
  在调查中发现,高中阶段的数学教育,已经摆脱了以往那种应试的思路,转而对学生数理思维能力进行培养,因此,在解题教学的过程中,教师也需要拓展出一些新颖的教学方法,来完善学生的数学学习认识,建立出一个高效化的授课环境.为了强化学生对构造法的应用意识,教师不妨根据相关的教学内容,创设出一个理想化的授课环境,以此来强化学生的训练认识.
   一、利用已知条件构造函数
  应用构造法的时候,主要是让学生根据问题中出现的已知条件和已知结论,借助问题类型的特性,来分析已知条件的数学模型,进而让问题的表现形式变得更为直观化,这样学生在解题的时候,思路能够更加清晰,从而梳理出一个具体的解题思路.在实际操作的过程中,教师不妨试着借助一些题目中的已知条件,帮助学生构造相应的函数内容,深化学生解题认识.
  例如,在对“解不等式”的内容进行训练的时候,不少学生面对问题,恐怕都会采用传统的思维方式,直接进行解题,虽然也可以得出答案,但是整个过程比较复杂,很可能出现错误,所以,为了避免这类情况,教师在教学训练的过程中,可以借助构造法,帮助学生分析“不等式”的相关内容.不等式问题大都是以函数单调性为基础,所以可以利用已知条件构造函数,证明不等式的单调性,同时引入图形来深化论证过程.比如,已知x,y,z均在区间(0,1)上,在求证x(1-y)+y(1-z)+z(1-x)<1时,便可以构造出一个相应的函数,即f(x)=(y+z-1)x+(yz-y-z+1),针对其进行分析,得出相应的证明过程,学生的解题思路将会更加明晰.
   二、根据等量关系构造方程式
  在一些比较复杂的数学问题中,时常会出现自变量和因变量的内容,学生一定要熟练掌握相关概念,教师可以在此基础上,引导学生设计相应的解题框架,根据一些等量关系来构造方程式,无论问题中是二元二次方程式,亦或者是一元二次方程式,在解答的过程中,都要将解决未知量设定为解题的目的,另外,在针对定量关系的题目时,也可以根据等量关系构造出相应的方程式.
  在学习一元二次方程式的内容时,有一类生活化的题目比较常见,如,玩具商店某款热销玩具的进价为50元,当按照50元的价格售卖时,可以卖出400件,并且单价每上涨1元,玩具的销量便会降低10件,请问,玩具售价为多少时,商店能够得到最大的利润.解决这类问题时,不能使用传统的解题思路,那样反而会增大解题难度,不妨借助构造法,将利润设置为W,增长的金额设定为x元,根据题目中的描述,可以得出下列这个方程式:W=(50+x)(400-10x)-50(400-10x)=x(400-10x)=-10x2+400x.最后,学生可以根据方程式进行求解,从而推出利润最大值时x的数值.
   三、借助题目内容构造平面图形
  针对一些代数问题,大家可能习惯于从代数的角度来进行解答,这样解题的过程比较复杂,且具有一定的局限性,所以,大家不妨试着从构造法的角度来寻找解题的突破口.在训练中,教师带领学生在数形结合的基础上,构建相应的数学模型,降低解题的难度,并且学生在构造平面圖形的时候,可以在图形上完成解题训练,将问题变得更为直观,这样解题思路更加清晰,大家也可以找准解题的突破口.
  在解不等式的相关题目时,通过借助函数图形,能够降低解题难度,教师在讲解这类题目的解题方法时,可能部分学生会出现一些认知误区,如已知△ABC的顶点A和B在某个椭圆上,其方程是x2+3y2=4,而另一个顶点C在直线l上,其方程为y=x+2,且l∥AB,∠ABC
  =90°,当斜边AC的长度最大时,求AB所在直线的方程.在解题的时候,教师首先帮助学生把握题目中的一个关键信息——直线l,这时构造相应的图形,并确定l在整个坐标空间里的位置,再将问题转化为代数方程,这样整个解题步骤能够变得更为简明化.
   四、结合题设特征构造数列
  高中数学教学中,等比数列、等差数列是重要的知识内容,有着很多数学性质,是高中数学教材的重点内容,也是高考必考的热点内容.在解决数列问题时,可以借助构造法完成,提高学生解题效率和能力.在具体的构造法应用中,需要引导学生分析题设特征,通过替换或者联想的方式,构建相应的等比数列或者等差数列,借助数列的构造,明确数学问题求解要点,将题目化繁为简,使得抽象内容具体化.通过这样的方式,帮助学生更好地解题,提高学生的解题效率.
  例1 已知数列{an}的前n项和是Sn,且S4=4,当n≥2时,an=12(Sn+Sn+1),求Sn关于n的表达式.
  分析 此题是数列问题中的典型题目,并且前n项和与数列通项an的关系是已知的,求解Sn的表达式.如果采取传统的通项公式求解的方式,解题过程非常繁琐,并且不能够直接套用公式,影响最终的解题结果.如果构建相应的虚构数列,借助新的数列完成求解,可以非常快速地解决问题,提高学生的解题效率.
  解析 当n≥2时,an=Sn-Sn-1,根据an=12(Sn+Sn+1),进行相应的转化,可以得出12=Sn-Sn+1,令bn=Sn,可以得出数列{bn}属于等差数列,其公差是12,且b4=S4=2,根据已知内容,得bn=n2,所以Sn=n24.   在面对一些复杂的数列问题,或者数列不是等比数列或者等差数列的问题时,可以借助相应的化归思想,将其构造成相应的等比数列或者等差数列,利用其通项公式完成解题.教师需要结合学生的实际情况,引导学生有效利用构造法,完成数学问题的思考和解答.
   五、分析数学问题构造解析式
  构造解析式法主要是根据题目条件,借助合理的构建方式,构建适当的关系式、辅助问题思考和解答问题.在实际的解题中,应当灵活利用解析式构造方式,有效简化数学问题的解题思路.在具体的解析式构造的应用中,应当根据实际的数学问题,对其特征进行分析,构建与之有关联的关系式,将其替代原题干中的信息问题,或者对原有的数学問题进行简化,完成原有数学问题的思考和解答,实现数学问题解题的目标.
  例2 求证:C0n+C1n+C2n+…+Cnn=2n.
  解析 此题目涉及到二项式展开式系数求和的内容,在解题时,如果采取以往的计算方式解题,过程过于繁琐,而且计算非常复杂,影响解题效益和准确性.因此,通过对题干内容进行分析,寻找其存在的特点和特征,构造相应的表达式,借助构造解析式方式,对问题进行简化处理,有效完成题目的思考和解答.在解析式构造时,结合题目合理构造,如(a+b)n=C0nan+C1nan-1b+C2nan-2b2+…+Cnnbn,利用a=b=1的特殊值,对展开式进行转变,通过二项式定理对问题进行转化,对a=b=1的特殊情况进行证明,有效完成解题.因此,高中数学解题中,需要对题干内容进行分析,结合其特点构造解析式,明确解题思路和方式,采取特殊值等方式,对题目进行验证,有效解决数学问题.
  总而言之,在高中数学教学过程中,对于构造法的应用,教师要抱有一个正确的教学态度,将其与实际的教学内容结合起来,进行有效应用,争取帮助学生建立更为简明的解题思想,这样大家的训练认识,也能够得到全面性的提升,不仅仅可以深化整体的数学教育工作,对于学生未来学习发展也是大有裨益.
   参考文献:
  [1]赵陈德.高中数学解题中“构造法”的合理应用探微[J].数学学习与研究,2019(13):143.
  [2]刘强.例谈高中数学解题中构造法的应用[J].数学学习与研究,2019(07):134.
  [3]崔照仙.构造法在高中数学解题中的应用[J].课程教育研究,2019(04):241.
  [4]杨丽菲.高中数学解题中应用构造法的实践尝试[J].科学大众(科学教育),2018(12):7.
  [责任编辑:李 璟]
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