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【摘要】 数学的变换与转换就是将待解决或未解决的问题,通过转化或再转化,归结为一个已经能解决的问题,或归结为一个比较容易解决的问题,或归结为一个已为人们所熟知的既定解决方法和程序的问题,最终求得原问题的解决的思想方法。
【关键词】 变换与转化 数学 解题 应用
【中图分类号】 G427 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)11(a)-0085-01
变换与转换形式多种多样,在中学数学中常见有:
1 未知向已知转化
已知条件常含有丰富的内容,发掘其隐含条件,使已知条件朝着明朗的方向转化,如综合法,就是对一个未知的新问题,通过联想,转化为已知的途径;或从结论入手进行转化,如分析法。
例1已知求证 b2≥4ac
解:等式可化为则二次方程有实根,∴b2≥4ac
注:由已知条件提供了一个等式,充分挖掘隐含条件,把它转化为方程,使问题转化为一个一元二次方程根的讨论问题。
2 一般与特殊的相互转化
例2 F(θ)= sin2θ+sin2(θ+α)+ sin2(θ+β),其中α、β适合0≤α≤β≤π的常数,试问α,β为何值时,F(θ)为与θ无关的定值。
解:设F(θ)= sin2θ+sin2(θ+α)+ sin2(θ+β)是与θ无关的定值。
取θ =0,-α,-β,时依次得F(0)= sin2α+ sin2β① F(-α)= sin2α+ sin2(α-β)② F(-β)= sin2β+ sin2(α-β)③④,且有
由①②③sin2α= sin2β=sin2(α-β)⑤ 由①④sin2α+ sin2β=⑥
由⑤⑥sin2α= sin2β=sin2(α-β) =因0≤α≤β≤π
0≤α-β≤π則sin2α=sin2β=sin2(β-α)=
为定值
注:从上述解法启示,有些带有一般性问题,往往可以通过由一般转化为特殊来处理,当“特殊”解决之时,“一般”也随之解决了。
反之有些带有特殊性的问题,也可以转化为特殊性问题来处理。
3 数与形的转化
数形结合就是将抽象的数学语言与直观的图形相结合,它包括两方面,一是“以形助数”,即将“数”的问题借助于图形性质使之直观、形象;二是“以数辅形”,即将“形”的问题经过数量化处理,并借助计算。
例3 已知x≥1 y≥1 loga2x+loga2y= loga(ax2)+ loga(ay2) a≥1求函数w=logaxy的值域
解:设u=logax v= logay 得u2+ v2=2u+2v+2
即(u-1)2+( v-1)2=22 x≥1 y≥1 u≥0 u≥0
它表示的图形为圆弧(见图1)w= logax+logay= u +v 则v =-u +w
w表示直线在轴上的截距,当u=0时,( v-1) 2=4-1,v=+1
(负值不合舍去),圆心(1,1)到直线u+ v-w=0的距离为2
∴w=2+2 或w=2(1-) (舍弃)
从图知 wmin=1+,wmax=2+2 故得w的值域为[+1,2+2]
注:“以形助数”,其方法的关键是根据题设条件和探求目标,联想或构造出一个恰当的图形,利用图形探索解题途径。“以数解形”主要体现在解析几何中,即所谓解析法。
4 复杂问题向简单问题转化
很多复杂或陌生或不规范的数学问题,应用变换与转化的思想、换一个角度观察、换一种方式思考、换一种语言叙述。在另一种观点的统帅下对问题本质有更为明确、清晰的理解,达到解决或易于解决的目的。
例3已知OA、OB是圆锥底面互相垂直的两条半径,C是母线SB的中点,SA=3 OA=2则A、C两点在圆锥侧面上最短距离是 。
解:将圆锥侧面沿母线SA展开成扇形,则线段AC就是所求的最短距离,圆锥侧面展开图扇形的圆心角为
⊙OA⊥OB长度为的 ∴∠ASC=
在△ASC中由余弦定理得:AC=
注:把空间问题转化变成平面问题,是立体几何中变形主要目标(见图2)。
以上三种思想方法都是变化与转化思想的体现,可见变化与转化思想是解答高考题的法宝,必须深刻体会,灵活应用。
【关键词】 变换与转化 数学 解题 应用
【中图分类号】 G427 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)11(a)-0085-01
变换与转换形式多种多样,在中学数学中常见有:
1 未知向已知转化
已知条件常含有丰富的内容,发掘其隐含条件,使已知条件朝着明朗的方向转化,如综合法,就是对一个未知的新问题,通过联想,转化为已知的途径;或从结论入手进行转化,如分析法。
例1已知求证 b2≥4ac
解:等式可化为则二次方程有实根,∴b2≥4ac
注:由已知条件提供了一个等式,充分挖掘隐含条件,把它转化为方程,使问题转化为一个一元二次方程根的讨论问题。
2 一般与特殊的相互转化
例2 F(θ)= sin2θ+sin2(θ+α)+ sin2(θ+β),其中α、β适合0≤α≤β≤π的常数,试问α,β为何值时,F(θ)为与θ无关的定值。
解:设F(θ)= sin2θ+sin2(θ+α)+ sin2(θ+β)是与θ无关的定值。
取θ =0,-α,-β,时依次得F(0)= sin2α+ sin2β① F(-α)= sin2α+ sin2(α-β)② F(-β)= sin2β+ sin2(α-β)③④,且有
由①②③sin2α= sin2β=sin2(α-β)⑤ 由①④sin2α+ sin2β=⑥
由⑤⑥sin2α= sin2β=sin2(α-β) =因0≤α≤β≤π
0≤α-β≤π則sin2α=sin2β=sin2(β-α)=
为定值
注:从上述解法启示,有些带有一般性问题,往往可以通过由一般转化为特殊来处理,当“特殊”解决之时,“一般”也随之解决了。
反之有些带有特殊性的问题,也可以转化为特殊性问题来处理。
3 数与形的转化
数形结合就是将抽象的数学语言与直观的图形相结合,它包括两方面,一是“以形助数”,即将“数”的问题借助于图形性质使之直观、形象;二是“以数辅形”,即将“形”的问题经过数量化处理,并借助计算。
例3 已知x≥1 y≥1 loga2x+loga2y= loga(ax2)+ loga(ay2) a≥1求函数w=logaxy的值域
解:设u=logax v= logay 得u2+ v2=2u+2v+2
即(u-1)2+( v-1)2=22 x≥1 y≥1 u≥0 u≥0
它表示的图形为圆弧(见图1)w= logax+logay= u +v 则v =-u +w
w表示直线在轴上的截距,当u=0时,( v-1) 2=4-1,v=+1
(负值不合舍去),圆心(1,1)到直线u+ v-w=0的距离为2
∴w=2+2 或w=2(1-) (舍弃)
从图知 wmin=1+,wmax=2+2 故得w的值域为[+1,2+2]
注:“以形助数”,其方法的关键是根据题设条件和探求目标,联想或构造出一个恰当的图形,利用图形探索解题途径。“以数解形”主要体现在解析几何中,即所谓解析法。
4 复杂问题向简单问题转化
很多复杂或陌生或不规范的数学问题,应用变换与转化的思想、换一个角度观察、换一种方式思考、换一种语言叙述。在另一种观点的统帅下对问题本质有更为明确、清晰的理解,达到解决或易于解决的目的。
例3已知OA、OB是圆锥底面互相垂直的两条半径,C是母线SB的中点,SA=3 OA=2则A、C两点在圆锥侧面上最短距离是 。
解:将圆锥侧面沿母线SA展开成扇形,则线段AC就是所求的最短距离,圆锥侧面展开图扇形的圆心角为
⊙OA⊥OB长度为的 ∴∠ASC=
在△ASC中由余弦定理得:AC=
注:把空间问题转化变成平面问题,是立体几何中变形主要目标(见图2)。
以上三种思想方法都是变化与转化思想的体现,可见变化与转化思想是解答高考题的法宝,必须深刻体会,灵活应用。