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和原来不同谓之变,知变、能变、善变是数学学习的精髓之一。数学是思维的体操,变是一种数学学习的素养,变可使问题得到很好的解决,“穷”则思变、变则通。教师在课堂教学的过程中要特别关注这种素养和能力的培养,以下是笔者在教学中的一些思考和体会。
一、变之有理,数学之变是形变而质不变,谓之恒等变形。
变形须有理有据,初中阶段主要涉及如下:①等式的基本性质;②不等式的基本性质;③实数的运算规律:加法交换律、加法结合律、乘法交换律、乘法结合律、乘法对加法的分配律;④等量代换。⑤运算法则:加法法则、减法法则、乘法法则、除法法则、整数幂的运算法则等。⑥分式的基本性质;⑦相关定义、公理、定理、公式等。
二、常见变形
1、形式变化。例如, 可以写成 a,则单项式 的系数是 ;同样 可以写成 ,这样在合并同类二次根式时,则不易出错了。
再如,反比例函数的解析式为y= (k是常数,且k≠0).变式一:xy=k,其几何意义是过反比例函数图像上的任意一点向坐标轴作垂线段,两垂线段与坐标轴围成的矩形面积等于|k|;其应用意义是系数k就等于该函数图像上的某点的纵横坐标的积。
例,已知A(1,-2)是反比例函数y= (k≠0)的图像上的一个点,则反比例函数的表达式为____.利用此变式k=1×(-2)=-2,答案为y= .
变式二:因为x-1= ,所以反比例函数的析式变形为y=kx-1(k≠0),此形式恰好与正比例函数y=kx(k≠0)形成鲜明的对比,给学生的解答问题时带来很多方便。
2、移项是最常见的等式变形,是应用等式基本性的最简单概括。
3、约分、通分是分数(分式)的经典变形,它是分式基本性质的应用。
4、因式分解是整式的乘法运算的逆运算。它是对多项式的基本变。
5、完全平方公式之变。(a+b)2=a2+2ab+b2,(a-b)2=a2-2ab+b2我们对两公式进行整块分割可得到:a+b(两数之和),ab(两数之积)、a2+b2(平方和)共三个整块或a-b(两数之差),ab(两数之积)、a2+b2(平方和)共三个整块。于是可将公式变形如下:a2+b2=(a+b)2-2ab,a2+b2= (a-b)2+2ab;(a+b)2=(a-b)2+4ab。這些变形简单而完美地表达了两数和、两数差、两数积、平方和的关系,在应用时会给学生带来神奇之妙。例如,已知: m+n=5,mn=2,则m2+n2=_____.学生利用上述三整块的关系去解答是比较容易的。
6、代入消元法的关键是等式的变形。首先,用含x(或y)的代数式表示y(或x),即选择一个较简单的方程,把它变形为y=…或x=…,再把变形得到的y(或x)代入另一个方程即可求出。
7、二次函数的一般形式为y=ax2+bx+c(a≠0),经配方可变形为y=a(x+ )2+ ,这对研究二次函数的基本问题:开口方向、对称轴方程、顶点坐标、最值时,带来极大方便。
8、图形的对称、平移、旋转是位置之变。
例如,已知菱形ABCD的两条对角线的长分别为6和8,M、N分别是边BC、CD的中点,P是对角线BD上的一个动点,则PM+PN的最小值是多少?
思考与分析:因为M、N是两个定点,P是动点,线段PM、PN的长,随着P点的移动而变化,其和也在变,点P在什么位置时,PM+PN的值最小呢?学生首次思考这类问题是没有办法的。因为对角线BD所在的直线恰为菱形的一条对称轴,点M关于BD的对称点是AB边的中点,令此点为Q,则PM=PQ,于是转变为PQ+PN的最小值问题,P、Q、N三点要么不在一条直线上,要么三点在一条直线上,显然,当P、Q、N三点共线时,PQ+PN的值最小,即为菱形的边长。
三、变之通、通则有趣
例1,若实数a、b满足a2+4a+b2-6b+13=0,求ba的值?
思考与分析:要求出ba的值,须知a、b的值分别是多少?而此题并没有直接告诉它们的值,而是一个与a、b有关的等式,它是一个二元二次方程,显然通过解方程来求出它们的值是不可能的,怎么办呢?既然不能直接求解,那就尝试变的方法吧。稍加观察,此等式的前三项与完全平方公式非常相似,这是否与此有关呢?若能想到这里,那就有眉目了。变形如下:将13分为4加9,分为两组即(a2+4a+4)+(b2-6b+9)=0→(a+2)2+(b-3)2=0,因为(a+2)2、(b-3)2是两个非负数,所以,a=-2,b=3,问题得以解决。
例2,已知a、b是方程x2-x-3=0的两个根,则代数式2a3+b2+3a2-11a-b+5的值是多少?
思考与分析:要求该代数式的值,只需求出a、b的值即可。此题对初三的学生来说,可能会想到通过解这个一元二次方程,求出两根,也就求出a、b在值,然后再代入计算,这种想法看是可以的,但实际并不简单,甚至是无法完成。也许学生会想到一元二次方程的两根与系数的关系,则有a+b=1,ab=-3,这是乎也没有用,这就让人感到很棘手了,突破点究竟在哪儿?这一点也常被学生忽视,这就是根的定义,因为a、b是方程的根,所以a、b的值满足该方程,即有a2-a-3=0, b2-b-3=0,这有何用?通过上述分析,我们想求出a、b的值是行不通的,我们可以尝试变形之法:
a2-a-3=0→a2=a+3→a3=a2+3a→2a3=2a2+6a,如此一变,2a3就出来了,代入原式=2a2+6a+b2+3a2-11a-b+5=5a2-5a+b2-b+5,到此学生大多有点眉目了。a2-a-3=0→a2-a=3, b2-b-3=0→b2-b=3,在代入得5×3+3+5=23.真可谓神奇之变。
笔者认为变是一种思想、一种方法、一种应用能力。人们生活在变化的世界里,“穷”则思变,变则通。不变的是理,要以不变应万变,变的是解决问题的方法、手段、途径。教学中要加强这方面的训练,培养学生的应变能力。教学时经常会用换言之,其实是描述之变;一题多解是方法之变;一题多变是形式之变;如此种种,在变化中教与学、在教与学中学会变,会变则是创新意识与创新能力一种体现。
一、变之有理,数学之变是形变而质不变,谓之恒等变形。
变形须有理有据,初中阶段主要涉及如下:①等式的基本性质;②不等式的基本性质;③实数的运算规律:加法交换律、加法结合律、乘法交换律、乘法结合律、乘法对加法的分配律;④等量代换。⑤运算法则:加法法则、减法法则、乘法法则、除法法则、整数幂的运算法则等。⑥分式的基本性质;⑦相关定义、公理、定理、公式等。
二、常见变形
1、形式变化。例如, 可以写成 a,则单项式 的系数是 ;同样 可以写成 ,这样在合并同类二次根式时,则不易出错了。
再如,反比例函数的解析式为y= (k是常数,且k≠0).变式一:xy=k,其几何意义是过反比例函数图像上的任意一点向坐标轴作垂线段,两垂线段与坐标轴围成的矩形面积等于|k|;其应用意义是系数k就等于该函数图像上的某点的纵横坐标的积。
例,已知A(1,-2)是反比例函数y= (k≠0)的图像上的一个点,则反比例函数的表达式为____.利用此变式k=1×(-2)=-2,答案为y= .
变式二:因为x-1= ,所以反比例函数的析式变形为y=kx-1(k≠0),此形式恰好与正比例函数y=kx(k≠0)形成鲜明的对比,给学生的解答问题时带来很多方便。
2、移项是最常见的等式变形,是应用等式基本性的最简单概括。
3、约分、通分是分数(分式)的经典变形,它是分式基本性质的应用。
4、因式分解是整式的乘法运算的逆运算。它是对多项式的基本变。
5、完全平方公式之变。(a+b)2=a2+2ab+b2,(a-b)2=a2-2ab+b2我们对两公式进行整块分割可得到:a+b(两数之和),ab(两数之积)、a2+b2(平方和)共三个整块或a-b(两数之差),ab(两数之积)、a2+b2(平方和)共三个整块。于是可将公式变形如下:a2+b2=(a+b)2-2ab,a2+b2= (a-b)2+2ab;(a+b)2=(a-b)2+4ab。這些变形简单而完美地表达了两数和、两数差、两数积、平方和的关系,在应用时会给学生带来神奇之妙。例如,已知: m+n=5,mn=2,则m2+n2=_____.学生利用上述三整块的关系去解答是比较容易的。
6、代入消元法的关键是等式的变形。首先,用含x(或y)的代数式表示y(或x),即选择一个较简单的方程,把它变形为y=…或x=…,再把变形得到的y(或x)代入另一个方程即可求出。
7、二次函数的一般形式为y=ax2+bx+c(a≠0),经配方可变形为y=a(x+ )2+ ,这对研究二次函数的基本问题:开口方向、对称轴方程、顶点坐标、最值时,带来极大方便。
8、图形的对称、平移、旋转是位置之变。
例如,已知菱形ABCD的两条对角线的长分别为6和8,M、N分别是边BC、CD的中点,P是对角线BD上的一个动点,则PM+PN的最小值是多少?
思考与分析:因为M、N是两个定点,P是动点,线段PM、PN的长,随着P点的移动而变化,其和也在变,点P在什么位置时,PM+PN的值最小呢?学生首次思考这类问题是没有办法的。因为对角线BD所在的直线恰为菱形的一条对称轴,点M关于BD的对称点是AB边的中点,令此点为Q,则PM=PQ,于是转变为PQ+PN的最小值问题,P、Q、N三点要么不在一条直线上,要么三点在一条直线上,显然,当P、Q、N三点共线时,PQ+PN的值最小,即为菱形的边长。
三、变之通、通则有趣
例1,若实数a、b满足a2+4a+b2-6b+13=0,求ba的值?
思考与分析:要求出ba的值,须知a、b的值分别是多少?而此题并没有直接告诉它们的值,而是一个与a、b有关的等式,它是一个二元二次方程,显然通过解方程来求出它们的值是不可能的,怎么办呢?既然不能直接求解,那就尝试变的方法吧。稍加观察,此等式的前三项与完全平方公式非常相似,这是否与此有关呢?若能想到这里,那就有眉目了。变形如下:将13分为4加9,分为两组即(a2+4a+4)+(b2-6b+9)=0→(a+2)2+(b-3)2=0,因为(a+2)2、(b-3)2是两个非负数,所以,a=-2,b=3,问题得以解决。
例2,已知a、b是方程x2-x-3=0的两个根,则代数式2a3+b2+3a2-11a-b+5的值是多少?
思考与分析:要求该代数式的值,只需求出a、b的值即可。此题对初三的学生来说,可能会想到通过解这个一元二次方程,求出两根,也就求出a、b在值,然后再代入计算,这种想法看是可以的,但实际并不简单,甚至是无法完成。也许学生会想到一元二次方程的两根与系数的关系,则有a+b=1,ab=-3,这是乎也没有用,这就让人感到很棘手了,突破点究竟在哪儿?这一点也常被学生忽视,这就是根的定义,因为a、b是方程的根,所以a、b的值满足该方程,即有a2-a-3=0, b2-b-3=0,这有何用?通过上述分析,我们想求出a、b的值是行不通的,我们可以尝试变形之法:
a2-a-3=0→a2=a+3→a3=a2+3a→2a3=2a2+6a,如此一变,2a3就出来了,代入原式=2a2+6a+b2+3a2-11a-b+5=5a2-5a+b2-b+5,到此学生大多有点眉目了。a2-a-3=0→a2-a=3, b2-b-3=0→b2-b=3,在代入得5×3+3+5=23.真可谓神奇之变。
笔者认为变是一种思想、一种方法、一种应用能力。人们生活在变化的世界里,“穷”则思变,变则通。不变的是理,要以不变应万变,变的是解决问题的方法、手段、途径。教学中要加强这方面的训练,培养学生的应变能力。教学时经常会用换言之,其实是描述之变;一题多解是方法之变;一题多变是形式之变;如此种种,在变化中教与学、在教与学中学会变,会变则是创新意识与创新能力一种体现。