类比思想在高中数学中的应用

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  【摘 要】 在数学教学中,类比作为一种信息转移的桥梁,不仅是一种良好的学习方法,而且是一种理智的解题策略。教学中,常见的有简化类比、式与式的类比、解题方法间的类比、数与形的类比等。
  【关键词】 类比 高中数学 应用
  著名的教育家布鲁纳说过:“探索是数学教学的生命线。而类比,是一种最富有创造性的逻辑推理方法和探索工具。”所谓类比,是通过对两个研究对象的比较,根据它们某些方面(属性、关系、特征、形式等)的相同或类似之处,推断出它们在其它方面也可能相同或类似的一种推理方法。尤其在注重素质教育以培养能力为教学目的的今天,运用类比思想方法进行教学就更为重要。在数学教学中,类比作为一种信息,能使学生巩固旧知识、掌握新知识;,能使复杂的问题简单化,陌生的问题熟悉化,抽象的问题形象化。正由于类比方法具有如此强大的功能,通过对近几年高考数学试题的分析研究,不难看出类比思想已逐渐渗透于高考试题之中,类比试题已成为高考的新宠。
  一、简化类比
  高中立体几何学习阶段,可以让学生探索一些空间的点、 线、 面, 观察其是否具有与平面中类似或相同的关系,通过类比培养其空间想象能力。例如新课标课本中一道例题在平面几何里有勾股定理:“设△ABC的两边AB,AC互相垂直,则AB2+AC2+BC2”拓展到空间,类比平面几何的勾股定理,研究三棱锥的侧面面积与底面面积的关系,可以得出结论:“设三棱锥A-BCD的三个侧面ABC、ACD、ADB两两互相垂直,则______”这道题考察学生的类比能力,将原来平面几何中的线的关系与立体几何中的面的关系进行了类比,通过二维到三维的推广使学生获取了新知识。故S+S+
  S=S。
  还有从平面向量到空间向量,同样是从二维到三维的推广,将向量的运算规则由二维到三维的拓展,采用“类比”手段也是行之有效的。复数的运算与普通实数运算有许多可套用的“规则”,其基本运算性质也和实数的运算性质相类似;高中数学中的概念教学比如指数、对数函数,正弦、余弦函数,椭圆、双曲线等教学,以及经常采用的映射关系、 换元法、数形结合等解题策略,都可以认为是类比思想的体现等等。总之, 通过类比可以使学生在学习新知识时收到事半功倍的效果。
  二、式与式的类比
  例1,已知 x∈R, a为正常数, 且函数 f(x)满足f(x+a)=, 求证: f(x)是周期函数。
  分析: 要求证一个函数是周期函数, 通常是通过观察估算出它的一个周期,然后利用周期函数的定义加以证明。本题要直接得出它的一个周期并不容易。但如果将已知条件与tan(x+)=进行比较, 可发现它们结构上十分相似, 而函数 tanx的周期为π,是的4倍。于是我们猜想 4a是函数 f(x)的一个周期,然后再用定义进行证明。
  例 2,已知等式=tan2α及等式=tan3α成立。
  求=?我们不难利用类比法(通过观察系数的特点)得结果为:tan4α
  此种思维还长用到由x+?叟2(x>0),则logab+logba?叟2(a,b均为大于1的数),以及由A,B是直角三角形两锐角,则tanA+tanB?叟2等等。
  三、解题方法的类比
  在立体几何的体积和面积计算中,三棱锥体积的推导的思想方法较有普遍性和概括性,其核心内容:“等体积变换高的方法和割补法”很多体积问题通过其类比而得解。
  例3,已知:斜三棱柱的一个侧面面积为S,它到对棱的距离为a,求证:V=aS。
  此题可以把三棱柱分割成三个三棱锥,然后体积相加得出三棱柱体积
  四、数与形的类比
  数形结合方法是十分重要的数学问题的方法,借助于数与形的类比,则可以使问题具体简化,有助于学生的概括和变换能力
  例4,求证: 证明:设P1(x1,y1),P2(x2,y2),则在△OP1P2中,|P1P2|?燮|OP1|
  +|OP2|,便可得到结论
  例5,已知方程组x2-y+2a=0 ⑴y2-x+2a=0 ⑵有唯一解,求a的值。
  通过观察我们发现⑴⑵所代表的曲线是关于y=x对称的,这就体现了方程组它代表的曲线间的类比关系(此种类比在解析几何中大量使用)。由于已知它们有唯一的交点,故它必在y=x上,于是原方程组等价于方程组x2-y+2a=0 ⑴y=x ⑶,将⑶代入⑴得,x2-x+2a=0依题意,有唯一解当且仅当△=0,解得a=■。
  总之,类比的内容是丰富,种类是繁多的,应用是广泛的。类比推理可以开阔思路启迪思维,起到由此及彼,由表及里,举一反三、触类旁通的作用,将类比科学的应用到数学教学中,无论对学生掌握知识还是培养能力都收到良好的效果。
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