1 数形结合的基本概念
数是抽象的数学知识,形是具体实物、图形、模型、学具。数与形是数学中的两个最古老,也是最基本的研究对象,数和形是紧密联系着的,它们在一定条件下可以相互转化。中学数学研究的对象可分为两大部分,一部分是数,一部分是形,但数与形是有联系的,这个联系称之为数形结合,或形数结合。
2 “数”“形”结合的地位与作用
我们知道地球上的经度和纬度,人们可以确定一个地点在地球上的位置。我们还知道影剧院对观众席的所有座位都按“几排几号”编号,以便确定每一个座位在影剧院中的位置。这是利用实际问题转化为平面直角坐标系,平面直角坐标系是一种重要的数学工具,它不仅可以帮助我们确定地理位置,而且能成功地架起数与形之间的桥梁。
3 “数形结合”在教学中的运用
初中代数中就有意识地参透数形结合的思想和方法。如数轴就是把数和形结合在一起,数轴把点与数的对应关系揭示出来,这样数量关系常常可以通过几何图形做出直观地反映和描述。如:相反数就是在原点两旁到原点距离相等的两个点所表示的数。零的相反数是它本身即原点。绝对值表示这个数的点与原点的距离。利用数轴可以准确、快速地确定结论,在下右图中,A点到原点的距离比B点到原点的距离大。
4 “数形结合”在解题中的运用
首先,“数”中思“形”。我们可以把“数”的对应 “形”找出来,通过对图形的分析、推理来
解决问题。解发表论文决问题的基本思路:明确题中所给的条件和所求的目标,从题中已知条件或结论出发,先观察分析其是否相似(相同)于已学过的基本公式(定理)或图形的表达式,再作出或构造出与之相适合的图形,最后利用已经作出或构造出的图形的性质、几何意义等,联系所要求解(求证)的目标去解决问题。
例1.如果实数x,y满足方程(a+b)2+y2=2,求■的最大值。解:不妨设点A(x,y)在圆(a+b)2+y2=2,圆心为C(2,0),半径等于2■,则■是点A与原点连接的斜率。当OA与圆心C相切,且切点A落在第二象限时,KOA有最大值,即■有最大值。因为CA=2■,OC=2,所以OA=(22-2)■=1,故(■)max=tan∠AOC=2■。
例2.解不等式(2x+5)■>x+1。
解:设y=(2x+5)■,即y2=2(x+■)(x?叟-■,y?叟0)
对应的曲线是以A(-■,0)为顶点,开口向右的抛物线的上半支。而函数y=x+1的图象是一直线。解方程可求出抛物线上半支与直线交点的横坐标为2,此不等式的解在图象上是抛物线位于直线上方的部分,故不等式的解集是x ■ -■?燮x<2。
其次,“形”中觅“数”。形有形象、直观的优点,但在定量方面还必须借助代数的计算,特别是对于较复杂的“形”,不但要正确的把图形数字化,而且还要留心观察图形的特点。解题的基本思路:明确题中所给条件和所求的目标,分析已给出的条件和所求目标的特点和性质,理解条件或目标在图形中的重要几何意义,用已学过的知识正确的将题中用到的图形的用代数式表达出来。
例3.已知a>0,解关于x的不等式(a2-x2)■>2x+a。
解:如图所示,在同一坐标系中,作曲线C:y=(a2-x2)■及直线l:y=2x+a。联立y=(a2-x2)■和y=2x+a,解得x=0,y=a。
由图知,曲线C在直线l上方部分的点的横坐标范围,即为原不等式的解集{x|-a?燮x<0}。
应用“数形结合”思想解题的关键在于数形转化过程中,必须遵循等价转换原则、数形互补原则。应注意以下几点:①以图识性,以性识图。切实把握“数”与“形”的对应关系。②正确绘制图形,反映图形中相应的数量关系。③观察图形,找出图形中蕴含的数量关系。
5 运用“数形结合”思想解题的体会
数形结合可以促进学生的动手能力,让他们可以在无聊乏味的数学课堂中找到乐趣,动手过程中经过数和形的两大步骤,可以更加巩固所学习的数学知识。所以,我们作为未来的老师要多用这个方法来引导和教导学生。在解决数学问题时,将抽象的数学语言同直观的图形相结合,实现抽象的概念与具体形象的联系和转化,尤其在解决一些抽象数学问题中常起到事半功倍的效果。在中学教学中合理应用数形结合可以使学生加深对数学知识的理解,培养学生良好的思维习惯,提高学生的解题能力。
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