导致解题错误的原因剖析及防范策略

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  学生每次作业都或多或少有些错误,且造成错误的原因是复杂的.这就要求我们研究导致错误的原因,对症下药,以课堂为中心改进教学,防范错误,提高学生数学学习的成效.
  1 忽视概念的实际背景
  数学概念的产生有其特定的背景,忽视这一背景就极易导致解题失误.
  例1 设点P到点F(0, 1)的距离与它到直线l: x+y?1= 0的距离相等,则点P的轨迹是
  A.抛物线 B.椭圆 C.双曲线 D.一条直线
  错解 根据抛物线定义,选A.
  剖析 错因是忽视抛物线定义中“点F不在直线l上”的几何背景.
  防范策略 教学中要重视圆锥曲线图形产生过程的实验演示.指出:不同的几何背景产生不同的轨迹,使学生深刻认识每一种具体圆锥曲线的特定几何背景(如点P到定点F的距离与它到定直线l的距离相等:(ⅰ)当点F在l上时,点P的轨迹是一条直线;(ⅱ)当点F不在l上时,点P的轨迹是抛物线).从而有效避免此类错误的发生.
  2 忽视特例
  当特例不包含于一般情形之内时,如忽视对特殊情况进行具体讨论,就会造成解题疏漏.
  例2 过点P(2, 4)作圆C:(x?1)2+(y?2)2=1的切线l,求切线l的方程.
  错解 设切线l的方程为:y?4=k( x?2).
  由圆心C(1, 2)到切线l的距离
  2
  1+?k
  k
  2
  =1,解得k =34,所求切线l的方程为y?4=4
  3(x?2),
  即3x?4y+10=0.
  剖析 所设切线l方程蕴含限制条件,其前提是斜率k存在.很明显,点P在圆C外,这样的切线应该有两条,说明另一条切线的斜率不存在,其方程为x =2.切线l有两条:3x?4y+10=0以及x =2.
  防范策略 教学中要引导学生重视知识生成中的一些特殊规定,加强思维严谨性训练,培养周密思考的习惯.
  3 以一概全
  有些数学问题有多种结果,如果只满足于一种结果,缺乏全面考虑,就会造成漏解.
  例3 已知长方形纸片ABCD中,AB =4,CD =2,将该纸片作为一个圆柱的侧面,求这个圆柱的体积.
  错解 设底圆半径为r,则2π?r=4
  圆柱的体积V=π?r2?CD=π8.
  剖析 此处只考虑了以AB作为底圆周长的情况,忽视了以CD作为底圆周长也合乎题意.而当2π?r=2时,V=π?r2?AB=π4.所以圆柱的体积为8
  π
  或4π.
  防范策略 教学中引导学生多角度审视命题,探究命题可能蕴含的多种情形,就能克服浅尝辄止,有效防范因考虑片面导致的漏解.
  4 忽视公式(定理)成立的条件
  教学中经常发现,学生因忽视公式、定理成立的条件,导致错误结果.
  例4 已知a >0,b >0,且a+ b =1,求2a+3b的最小值.
  错解 ∵a >0,b >0,且a+ b =1.
  ∴ab≤??? a+2 b?
  ??
  2
  =14(1).又
  a2+3b≥2
  a6b(2),
  所以
  a2+3b≥4 6,即
  a 2+b3有最小值4 6.
  剖析:不等式(1)中“=”成立的条件为a=b=12,不等式(2)中“=”成立的条件为3a =2 b,即a =25,b =53,可见,这两个“=”号不能同时成立,应变换解题途径.
  事实上,∵a+ b =1 ,∴2a+b3=2(a
  a+ b)+3(a
  b+ b)
  =5+2ab+
  3ba≥5+
  2 6,当且仅当3a2=2b2时“=”成立,故
  a2+b3的最小值为5+ 2 6.防范策略:教学中重视知识发生过程的展示,使学生深刻认知公式、定理成立的前提条件,能有效避免此类错误.
  5 混淆“词义”与实际含义的差异
  忽视“词义”与实际含义的差别,导致解题错误时,往往是错而不觉.
  例5 生产某种产品100件,其中有2件是次品.现在抽取5件进行检查,其中至少有1件次品的抽法有多少种?
  错解:先从2件次品中选出1件,有C12种选法,此时已确保有1件次品.再从余下的99件中任选4
  件,有C499种选法,共有C12? C94 9种不同选法.
  剖析:此处错误十分隐蔽,原因是“至少”一词惹的祸.词义的理解似乎没有什么问题,实际却存在重复计算的错误.
  防范策略:教学中可将问题具体化.不妨以a1、a2表示次品,以C1、C2、…、C98表示正品.先取a1,再取C1、C2、C3、 a2与先取 a2,再取C1、C2、C3、
  a1
  属于同一种选取方案,它们都在C12? C94
  9种选法中.可见,上述解答中含有C22?C9
  3 8种重复选法.正确答案是:C12?C94
  9?C22?C398种不同选法.学生借助具体模型进行辨析,印记深刻,能有效避免重蹈覆辙.
  6 遗漏题设条件
  解题时忽视题设条件的限制,是造成失误的重要原因之一.
  例6 已知双曲线x2?y2=1的左支上一点P( a,b)到其渐近线的距离等于2,求a+b的值.
  错解:∵点P( a,b)在双曲线x2?y2=1上,∴a2?b2=1…①,由点P到渐近线x?y=0的距离a?2b
  =2,得a? b=2… ②,解①、②得a+b=±12.再由点P到渐近线x+y=0的距离a+
  2b
  =2,得a+ b =±2.故a+ b的值为±2 1或±2.
  剖析:解答中遗漏了点P在双曲线左支上这个条件,即忽视了点P的坐标(a,b)应满足:
  ???aa+? bb <
  <00这个条件,正确结果是a+ b等于?12或?2.
  防范策略:解题时,引导学生沉着冷静,克服急于求成的情绪,养成逐字逐句细心读题的习惯,就能避免粗心大意导致的失误.
  7 忽视隐含条件
  有些问题受到一些隐含条件的制约,如不充分挖掘,常会导致谬误.
  例7 已知在△ABC中,sinA =153,cosB =54,求sinC的值.
  错解:在△ABC中,cosB =45,
  ∴sinB=35.sinA =153,∴cosA=1 13 2或?1
  1
  23. sinC=sin(A+ B)=sinAcosB+cosA sinB=5 6 65或?1665.剖析:若sinC =?1 665<0,则C >180°,结果谬误.错因是忽视了三角形内角和A+ B+ C=180°这个隐含条件.因为cosB =45时,B >30°;若cosA =?1
  12 3
  则A >150°,导致A+ B>180°,故正确答案为sinC =5
  6
  65.
  防范策略:解题时除了要把握题设中的隐含条件,还要注意知识体系隐含的制约条件,并作为解题的依据,做到步步有据,严谨踏实,才能有效避免此类错误的发生.
  8 忽视推理
  解题时忽视严谨推理,依据错觉想当然地得出结论,也是学生常犯的毛病之一.
  例8 如图,长方形ABCD中,AB =2,BC =1,E为DC的中点,F为线段EC(除端点外)上的动点,现将△AFD沿AF折起,使平面ABD⊥平面ABC,在平面ABD内过点D作DK⊥AB,K为垂足,设AK=t,求t的取值范围.
  错解:
  DEFCD H H
  E
  F
  C
  A
  K
  BA
  K
  B
  图1图2
  设DF=x,则1  DAKH
  =AAHD
  ,得AK=1+xx2
  ,
  因(1, 2)是函数
  1+xx2
  的单调递减区间,所以AK∈?
  ??52,12??
  ?,即t的取值范围是?
  ??25,12???.
  剖析:错因是由DH⊥AF,HK⊥AB想当然地得出DK⊥AB所致.事实上,应由平面ABD⊥平面ABC,DK⊥AB,作DH⊥AF,推出KH⊥AF(如图2),得AK=1x,所以
  2 1  防范策略:教学中要充分利用学生解题错误的生成资源,现场辨析、纠正,适时列举反例,引导学生克服想当然的毛病,逐渐养成言之有理、推理有据的良好思维习惯.
  9 知识负迁移
  解题时忽视知识体系的变化,沿用原有情境下的知识误入歧途后,往往还不知错在何处.
  例9已知两个等差数列{an },{bn }的前n项的和分别为Sn和 Tn,若S
  Tnn=3
  nn++21,求a b55的值.
  错解:因S
  Tnn=3
  nn++21,可设Sn
  =k(3n+1),
  Tn
  =k( n+2)(k≠0),则a5
  =S5?S4
  =3k,
  b5
  =T5
  ?T4
  =k,所以a
  b55=3.
  剖析:这里误用初中学过的比例性质致错,等差数列前n项和应为n的二次函数,故k不是常数,不可以运用比例性质.应根据等差数列的公式、性质得a
  b55=b
  a11
  ++ab99
  =T
  S
  9
  9=3
  9×+9+2 1=1
  2
  18.也可设Sn
  =
  kn(3 n+1),Tn
  =kn( n+2),求得a5
  =S5
  ?S4
  =28k,b5
  =T5?T4
  =11k,可得正确结果.
  防范对策:教学中应加强情境变化时同类知识的比较,完善认知结构.及时列举反例,揭示差异,防止知识负迁移的产生.
  10 误用逻辑关系
  学生解题时误用逻辑关系导致谬误的现象也很常见,而且这种错误不易被发现.
  例10各项均为正数的等比数列{an },其前n项和为Sn,首项a1 =2,公比q =12.若对任意正整数k以及正数c( c≤3)都有S
  S
  k
  k
  +1??cc<2恒成立,求c的取值范围.
  错解:由题设得Sn
  =4×???1????21???n
  ??
  ??,
  化S
  S
  k
  k
  +1
  ??cc<2
  为
  c
  c
  ?
  ?[[
  4
  4?
  ?
  6
  4×
  ×??
  ????2112
  ??????
  kk
  ]
  ]
  >0,则对任意正整数k都有
  c>4? 4×???
  12???k
  …(1)成立或c<4? 6×?
  ??12???k
  …(2)
  成立.
  欲使(1)式成立,得c≥4;欲使(2)式成立,c <1.又0  剖析:错因是误用了逻辑关系.从逻辑角度考虑,命题“对于任意实数x,p∨g恒成立”不等价于命题“对于任意实数x,p恒成立或对于任意实数x,q恒成立”.以下实例清楚地说明了这一点.
  (1)当k =1时,应有c <1或c >2;
  (2)当k =2时,应有0  (3)当k =3时,应有c <1 43或c >72;当k≥3时,4? 4×?
  ??
  12???k
  ≥2
  7,4? 6×???12???k
  ≥1
  43.注
  意到题设条件0  S
  k
  k
  +1
  ??cc<2恒成立的c的范围是:0  2  防范策略:这是一类极易出现的错误,教学中应尽量从直观出发,列举具体实例,让学生感知错因,防范失误.
  以上是学生解题中的一些常见错误,有些错误甚至是交织发生的.实践表明,探究导致解题错误的原因,有针对性地改进课堂教学,从源头上铲除“祸根”,才能切实防范错误,减少失误,提高教学效益.
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