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摘 要:在高中数学概念、公式、解题教学活动中,我们应指导学生恰当而巧妙地运用特殊化思想来思考数学问题。这不仅能拓宽学生的解题思路,提高学生解决问题的能力,还能增强学生学习数学的信心,提高学生数学素养。
关键词:特殊化思想;特殊值法;概念;公式;数学归纳法
中图分类号:G633.6 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2020)09-079-1
所谓特殊化,是将一般问题的研究转化为特殊情形,通过特殊情况的解决去探索一般规律,寻找解决一般问题的途径或者否定已有的猜想。这种思考方法称为特殊化思想。我们教师应在数学教学中注意特殊化思想的运用,以激发学生学习数学的兴趣,提高学生探索知识,理解知识、掌握知识、提高解决问题的能力。笔者现根据自身平时的教学实践谈些点滴体会,与同行商榷。
一、特殊化思想在数学概念教学中的应用
高中的数学概念具有很强的抽象性和严密性,深刻理解概念的本质是数学概念教学的重要任务,对于某些教学概念,教师可以运用特殊化思想进行教学,以便突出概念的本质,使学生理解其含义,加深对概念的记忆。
例1.定义在R上的任意奇函数f(x),f(0)是否确定?为什么?
经过学习小组讨论后,不少学生认为不确定,笔者给出的答案是f(0)确定的。有部分学生有疑惑,此时笔者提示引导,注意奇函数定义中的“任意”二字,其定义为:对定义域内的任意x,都有f(-x)=-f(x),那么,对特殊的x的值的等式是否成立呢?此时学生们恍然大悟,齐声回答取x=0,则有f(-0)=-f(0)=f(0),所以f(0)=0。
例2.判断函数f(x)=x2,x∈[-1,1)的奇偶性?
经过学习小组讨论后,不少学生认为是偶函数。笔者给出的答案是错误。为什么?学生们感到很诧异。于是笔者引导学生思考,仍要注意奇、偶函数定义中的“任意”二字,由奇、偶函数的定义可知:对定义域内任意的x,f(x)和f(-x)都必须有意义,而对特殊的x=-1,是否有意义?此時学生们茅塞顿开,迅速得出f(x)是非奇非偶函数的结论。同时又可进一步推出奇、偶函数的性质:奇、偶函数的定义域关于原点对称。
上面两例的教学,都运用了特殊化思想。利用特殊值法,帮助学生加深了对奇、偶函数概念的理解,有利于学生领会函数奇偶性的本质。
二、特殊化思想在数学公式教学中的应用
高中数学公式比较多,且有些容易混淆。如何指导学生记忆这些数学公式,是我们在数学公式教学中应该关注的一个问题。如果我们在教学中能运用特殊化思想,可以帮助学生理解公式,同时也能起到纠正错误,帮助记忆的效果。
比如等比数列{an}的通项公式an=a1qn-1,前n项和公式Sn=a1(1-qn)1-q(q≠1),其中的两个公式中指数n和n-1容易混淆,在教学时指导学生运用特殊化思想,可取特殊值n=1进行验证,便能进行区分。
再如圆台的侧面积公式S圆台侧=π(r1 r2)l,可令r1=0,r2=r时,得到S圆锥侧=πrl,再令r1=r2=r时,得到S圆柱侧=2πrl。
三、特殊化思想在解题教学中的应用
在解题时运用特殊化思想,可以充分挖掘隐藏于问题之中与之相关的特殊值、特殊点、特殊图形、特殊位置和特殊结构等,可以打通解题思路,简化某些题解过程,避免繁琐的运算,可以收到以简驭繁,化难为易,事半功倍的效果。每年的高考题中(尤其是选择题和填空题)都有几道题可直接运用特殊化思想获解。
(一)有关数列,函数等含有参数的问题,可赋与参数特殊值,再通过数值的计算获得正确的解答,或将其转化为具体问题求解。
例3.已知等差数列{an}的前n项和为Sn=30,前2n项和为S2n=100,则它的3n项和S3n为( )。
A.130 B.190 C.210 D.260
析:令n=1时,原题转化为:已知S1=30,S2=100,求S3?
解:令n=1时,S1=a1=30,S2=a1 a2=100,可得a2=70,d=40,从而得到a3=110,进而得出S3=a1 a2 a3=210,故选C。
例4.已知函数f(x)=x2 2x a,f(bx)=9x2-6x 2,其中x∈R,a,b为常数,则方程f(ax b)=0解集为 。
解:分别令两个函数中变量x=0,可分别得到f(0)=a,f(0)=2,从而得出a=2,令f(0)=0,即方程x2 2x 2=0无实数根,所以方程f(ax b)=0也无实数根,即方程f(ax b)=0解集为。
以上两例都是运用特殊化思想,恰当选取特殊数值,灵活地获得正确答案,充分节省解题时间,提高了解题的效率。
(二)在求解曲线系恒过定点的有关问题时,常通过取特殊值,将其划归转为特殊曲线的问题解决。
例5.求证:对于任意a∈R,曲线y=(a 1)x2 2ax a恒过定点,并求定点坐标。
解:曲线系经过的定点可通过其中任意两条曲线的交点来确定。
取a=0及a=-1分别得y=x2和y=-2x-1两个方程,由这两个方程联立方程组得:y=x2y=-2x-1,解得:x=-1y=1。把x=-1和y=1代入原曲线方程1=(a 1)-2a a,此时等式对任意a∈R恒成立,故曲线系恒经过定点(-1,1)。
(三)在处理探索性问题时,运用特殊化思想,先研究简单、个别、特殊情况,从中归纳出一般的结论或规律,再寻求方法予以证明。
例6.在数列{an}中,a1=2,an 1=3an 42an 3,n∈N*,求a2,a3,试判定an与2的大小,并加以证明。
解:由题意易得,a2=107,a3=5841,经过比较得出:a1
关键词:特殊化思想;特殊值法;概念;公式;数学归纳法
中图分类号:G633.6 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2020)09-079-1
所谓特殊化,是将一般问题的研究转化为特殊情形,通过特殊情况的解决去探索一般规律,寻找解决一般问题的途径或者否定已有的猜想。这种思考方法称为特殊化思想。我们教师应在数学教学中注意特殊化思想的运用,以激发学生学习数学的兴趣,提高学生探索知识,理解知识、掌握知识、提高解决问题的能力。笔者现根据自身平时的教学实践谈些点滴体会,与同行商榷。
一、特殊化思想在数学概念教学中的应用
高中的数学概念具有很强的抽象性和严密性,深刻理解概念的本质是数学概念教学的重要任务,对于某些教学概念,教师可以运用特殊化思想进行教学,以便突出概念的本质,使学生理解其含义,加深对概念的记忆。
例1.定义在R上的任意奇函数f(x),f(0)是否确定?为什么?
经过学习小组讨论后,不少学生认为不确定,笔者给出的答案是f(0)确定的。有部分学生有疑惑,此时笔者提示引导,注意奇函数定义中的“任意”二字,其定义为:对定义域内的任意x,都有f(-x)=-f(x),那么,对特殊的x的值的等式是否成立呢?此时学生们恍然大悟,齐声回答取x=0,则有f(-0)=-f(0)=f(0),所以f(0)=0。
例2.判断函数f(x)=x2,x∈[-1,1)的奇偶性?
经过学习小组讨论后,不少学生认为是偶函数。笔者给出的答案是错误。为什么?学生们感到很诧异。于是笔者引导学生思考,仍要注意奇、偶函数定义中的“任意”二字,由奇、偶函数的定义可知:对定义域内任意的x,f(x)和f(-x)都必须有意义,而对特殊的x=-1,是否有意义?此時学生们茅塞顿开,迅速得出f(x)是非奇非偶函数的结论。同时又可进一步推出奇、偶函数的性质:奇、偶函数的定义域关于原点对称。
上面两例的教学,都运用了特殊化思想。利用特殊值法,帮助学生加深了对奇、偶函数概念的理解,有利于学生领会函数奇偶性的本质。
二、特殊化思想在数学公式教学中的应用
高中数学公式比较多,且有些容易混淆。如何指导学生记忆这些数学公式,是我们在数学公式教学中应该关注的一个问题。如果我们在教学中能运用特殊化思想,可以帮助学生理解公式,同时也能起到纠正错误,帮助记忆的效果。
比如等比数列{an}的通项公式an=a1qn-1,前n项和公式Sn=a1(1-qn)1-q(q≠1),其中的两个公式中指数n和n-1容易混淆,在教学时指导学生运用特殊化思想,可取特殊值n=1进行验证,便能进行区分。
再如圆台的侧面积公式S圆台侧=π(r1 r2)l,可令r1=0,r2=r时,得到S圆锥侧=πrl,再令r1=r2=r时,得到S圆柱侧=2πrl。
三、特殊化思想在解题教学中的应用
在解题时运用特殊化思想,可以充分挖掘隐藏于问题之中与之相关的特殊值、特殊点、特殊图形、特殊位置和特殊结构等,可以打通解题思路,简化某些题解过程,避免繁琐的运算,可以收到以简驭繁,化难为易,事半功倍的效果。每年的高考题中(尤其是选择题和填空题)都有几道题可直接运用特殊化思想获解。
(一)有关数列,函数等含有参数的问题,可赋与参数特殊值,再通过数值的计算获得正确的解答,或将其转化为具体问题求解。
例3.已知等差数列{an}的前n项和为Sn=30,前2n项和为S2n=100,则它的3n项和S3n为( )。
A.130 B.190 C.210 D.260
析:令n=1时,原题转化为:已知S1=30,S2=100,求S3?
解:令n=1时,S1=a1=30,S2=a1 a2=100,可得a2=70,d=40,从而得到a3=110,进而得出S3=a1 a2 a3=210,故选C。
例4.已知函数f(x)=x2 2x a,f(bx)=9x2-6x 2,其中x∈R,a,b为常数,则方程f(ax b)=0解集为 。
解:分别令两个函数中变量x=0,可分别得到f(0)=a,f(0)=2,从而得出a=2,令f(0)=0,即方程x2 2x 2=0无实数根,所以方程f(ax b)=0也无实数根,即方程f(ax b)=0解集为。
以上两例都是运用特殊化思想,恰当选取特殊数值,灵活地获得正确答案,充分节省解题时间,提高了解题的效率。
(二)在求解曲线系恒过定点的有关问题时,常通过取特殊值,将其划归转为特殊曲线的问题解决。
例5.求证:对于任意a∈R,曲线y=(a 1)x2 2ax a恒过定点,并求定点坐标。
解:曲线系经过的定点可通过其中任意两条曲线的交点来确定。
取a=0及a=-1分别得y=x2和y=-2x-1两个方程,由这两个方程联立方程组得:y=x2y=-2x-1,解得:x=-1y=1。把x=-1和y=1代入原曲线方程1=(a 1)-2a a,此时等式对任意a∈R恒成立,故曲线系恒经过定点(-1,1)。
(三)在处理探索性问题时,运用特殊化思想,先研究简单、个别、特殊情况,从中归纳出一般的结论或规律,再寻求方法予以证明。
例6.在数列{an}中,a1=2,an 1=3an 42an 3,n∈N*,求a2,a3,试判定an与2的大小,并加以证明。
解:由题意易得,a2=107,a3=5841,经过比较得出:a1