高中常用数学方法例谈

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  摘 要:本文对高中常用的数学方法和数学逻辑方法进行例谈,掌握这些方法,有利于提高解题能力。
  关键词:高中常用 数学方法 解题能力
  中图分类号:G623 文献标识码:A 文章编号:1673-3791(2014)02(c)-0109-01
  1 数学方法
  凡是有助于提高数学学习质量、学习效益的程序、规则、技巧及调控方式均属于数学方法。高中常用的数学方法有:配方法、换元法、待定系数法、数学归纳法、参数法、消去法等,掌握這些方法,有利于提高解题能力。
  1.1 配方法
  例1:1求y=x+的最小值——
  解析:y=x+=x-1++1=(+)2+因为≥0,所以当=0时,ymin=+=1。
  评注:二次函数或形如F(x)=a[f2(x)+bf(x)+c]类的函数的值域问题,均可用配方法。
  1.2 换元法
  例2:已知a、bR,a2+b2≤4,求证|3a2-8ab-3b2|≤20。
  证明:因为a、bR,a2+b2≤4,故可设a=rcosθ,b=rsinθ,其中0≤r≤2,所以|3a2-8ab-3b2|=r2|3cos2θ-4sin2θ|≤5r2≤20,所以原不等式成立。
  评注:三角代换是最常见的变量代换,凡条件为,x2+y2=r2或x2+y2≤r2或±=1均可用三角换元。
  1.3 待定系数法
  例3:求焦点在坐标轴上,且经过点M(2,-)和点N(-1,)的椭圆的标准方程。
  解析:设椭圆标准方程为+=1(A>0,B>0,A≠B) 因为椭圆经过(2,-)和(-1,)两点。所以+=1,+=1 解得A=8,B=4,故所求椭圆的标准方程是+=1。
  评注:由题设条件,椭圆的焦点在哪个坐标轴上,不明确,而椭圆的标准方程有两种形式,为了计算方便,可设方程为+ =1(A>0,B>0,A≠B),这样不必考虑焦点位置,直接可求出方程。
  1.4 数学归纳法
  例4:试比较(n+1)2与3n(nN+)的大小
  解析:当n=1时,左=(1+1)2=4,右=31=3,所以左>右;当n=2时,左=(2+1)2=9,右=32=9,所以左=右;当n=3时,左=(3+1)2=16,右=33=27,所以左<右;当n=4时,左=(4+1)2=25,右=34=81,所以左<右。由此猜想,当n≥3,nN时,(n+1)2<3n,下面用数学归纳法证明:
  假设n=k(k≥3)时,命题成立,即(k+1)2<3K;那么n=k+1时,3k+1=3.3K>3 (k+1)2,下面只需证3(k+1)2>(k+2)2,即证3k2+6k+3>k2+4k+4,即证2k2+2k>1;又k≥3,不等式2k2+2k>1显然成立。因为n=k+1时,猜想成立,由归纳假设知当n≥3时(n+1)2<3n。
  评注:“归纳,猜想、证明”是一种符合由特殊到一般,由具体到抽象规律的科学研究方法,其过程是:根据题目条件给出的或通过计算得出的有限个事例进行观察、试验、归纳、猜想出符合规律的结论,然后用数学归纳法证明。
  1.5 参数法
  例5:一条直线被两直线L1:4x+y+6=0,L2:3x-5y-6=0截得的线段的中点恰好是坐标原点,求该直线的方程。
  解析:设所求直线与L1、L2的交点分别是A、B设A(x0,y0)。
  因为AB的中点是坐标原点,所以B(-x0,-y0),又因为A、B分别在直线L1、L2上;所以4x0+y0+6=0 ①-3x0+5y0-6=0 ② ①+②得x0+6y0=0;即点A在直线x+6y=0上,又直线x+6y=0过原点,故所求直线的方程为x+6y=0
  评注:“设而不求”是化简运算的一种十分重要的方法,它在高中数学中的应用十分广泛。
  1.6 消去法
  例6:已知一个圆的圆心为坐标原点,半径为2,从这个圆上任意一点P向x轴作垂线段PP1,求线段PP1中点M的轨迹。
  解析:设点M的坐标为(x,y),点P的坐标为(x0,y0),则x=x0,y=,因为P(x0,y0)在圆x2+y2=4上,所以x02+y02=4,将x0=x,y0=2y代入上述方程得x2+4y2=4,即+y2=1,故点M的轨迹是一个椭圆。
  评注:本题在求点M(x,y)的轨迹方程时,不是直接建立关于x、y之间关系的方程,而是先寻找x、y与中间变量x0、y0之间的关系,利用已知关于x0、y0之间关系的方程,得到关于x、y之间关系的方程,这种利用中间变量求点的轨迹如果很难直接入手,用综合法比较困难,如在证明不等式时,我们可以从求证的不等式出发,分析使这个不等式成立的充分条件,把证明不等式转化为判定这些充分条件是否具备的问题,如果能够肯定这些充分条件都已具备那么就可以断定原不等式成立,这种证明方法通常叫做分析法。
  1.7 综合法
  是从已经证明过的不等式为基础,再利用不等式的性质推导出所要求证的不等式,这种证明方法叫做综合法。
  1.8 反证法
  即从否定结论开始,经过正确无误的推理导致逻辑矛盾,达到新的否定,说明反设不成立,从而肯定原命题成立。
  2 结语
  高考题十分重视对数学思想方法的考查,特别是突出考查能力的试题,其解答过程都蕴含着重要的思想方法。这是因为教学思想方法比数学基础知识有较高的地位和层次,在日常学习中,同学们不能仅仅只看课本上的汉字加几个字母,不能仅仅停留在看和听的初级阶段,更重要的是要挖掘课本中涉及到的数学思想方法,体会教材编写意图,努力揭示“知识背后的知识”,提炼出知识本身内含的思想方法,并用这些思想方法去分析问题、解决问题,形成解题能力,提高教学素质。
  参考文献
  [1] 牛冬梅.数学教学中几种常见的思想方法[J].考试周刊,2010(48):67-68.
  [2] 辛长红.高中常用数学思想方法的教学探究[D].延边大学,2010.
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