解读分类讨论思想在高中数学解题中的应用王树龙

发表时间:2020/6/19   来源:《中国教师》2020年2月4期   作者:王树龙
[导读] 在核心素养教育理念的倡导下,当今的数学教学越来越重视培养学生的数学思想,并将其用到实际解题中
        摘要:在核心素养教育理念的倡导下,当今的数学教学越来越重视培养学生的数学思想,并将其用到实际解题中。到目前为止,包括函数方程思想、分类讨论思想、类比思想、化归思想、数形结合思想、方程思想、整体思想、隐含条件思想、建模思想、归纳推理思想、极限思想等多达11中数学思想在教学实践中得到相应的运用,它们为学生更好地掌握数学的精髓提供了指导。接下来,本文将对分类讨论思想在高中数学解题中的应用展开分析。
        关键词:高中数学;数学思想;分类讨论;解题策略
        引言:分类讨论思想是高中数学解题中比较常用的一种思想。根据具体需求,按照一定的标准和原则对题设进行合理有效的分类,可以将掩藏在复杂条件背后的潜藏因素挖掘出来,使问题得到完整性解决。同时,有助于培养学生思考问题的严谨性。
        一、数学分类讨论思想包含的元素
        (一)分类讨论的标准
        要求在确定分类讨论对象和范围的基础上,进行正确合理的分类;在统一标准的前提下,做到不重复、不遗漏;在分类完成后,对每个类别进行充分的分析;将所分析出的每一类结果进行综合归纳,得出最终结论。
        (二)分类讨论原则
        1. 统一标准性原则:使用同一规则完成类别的划分。
        2. 排它性原则:分类后,每个类别中的元素具有唯一性。
        3. 相称性原则:分类前后,所有元素的总体量不变。
        4. 结构性原则:所有元素类别的划分,应允许多次操作,即针对第一次分类结果中的某个子选项,进行再次划分。
        (三)分类思想的步骤:
        1. 确定要讨论的对象及对象的取值范围;
        2. 正确选择分类标准合理分类;
        3. 逐类逐段分类讨论;
        4. 归纳整合。
        二、高中数学解题中渗透分类讨论思想实践
        (一)由数学定义而引起的分类讨论
        运用分类讨论思想进行解题时,往往会根据某些特定的数学概念或定义来分类,如集合问题。
        例题:
        设A={x丨-2≤x≤a},B={y丨y=2x+3,x∈A},C{z丨z=x2,x∈A},且B包含C,求实数a的取值范围。
        分析:
        当-2≤x≤a时,z=x2的范围与实数a取值的正负号,以及丨a丨与2的大小均有关系。因此,需要对a分情况讨论。
        ∵A={x丨-2≤x≤a},B={y丨y=2x+3,x∈A};
        ∴B={y丨-1≤y≤2a+3}。
        1.当-2≤a≤0时,C={z丨a2≤z≤4},因为B包含C,所以4≤2a+3,a≥1/2,与-2≤a≤0矛盾。
        2.当0<a≤2时,C={z丨a2≤z≤4},因为B包含C,所以4≤2a+3,a≥1/2,与-2≤a≤0相符。
        3.当a>2时,C={z丨0≤z≤a2},因为B包含C,所以a2≤2a+3,-1≤a≤3,故2<a≤3。
综合以上三种结果,可得1/2 ≤ a ≤ 3。
        (二)由性质和公式而引起的分类讨论
        分类讨论思想在数学函数中的应用比较广泛,其分类标准需迎合具体函数的性质和公式,如分段函数。
        例题:
        已知函数f(x)=丨x-3丨+丨x+1丨,求作函数f(x)的图像
        分析:
        由于f(x)是分段函数,没有固定的表达式,所以需要分区间进行讨论。
        当x≤-1时,f(x)=3-x-x-1=2-2x;
        当-1<x≤3时,f(x)=3-x+x+1=4;
        当x>3时,f(x)=x-3+x+1=2x-2;
        所以函数f(x)的图像如下:

        (三)由参数的变化而引起的分类讨论
        在函数的学习中,我们经常会加入一些参数,如已知函数f(x)=2x2-2ax+3在区间【-1,1】上有最小值,记作g(a),求g(a)的函数表达式。
        分析:
        这道题涉及到了二次函数对称轴问题,因此需要我们根据对称轴的不同位置进行分类讨论。
        将原式进行配方可得:y=2(x - a/2)2 + 3 - a2/2,其对称轴方程为x=a/2,
        当a/2≤-1时,y在【-1,1】上呈单调递增,所以,x=-1时,g(a)=2a+5。
        当-1<a/2<1时,在x=a/2处有最小值,所以g(a)=3 - a2/2。
        当a/2≥1时,y在【-1,1】上呈单调递减,所以,x=1时,g(a)=5-2a。
    因此,综合上述三种情况我们知道,当a的取值不同时,函数g(a)的表达式是不一样的。
    除了上述三种分类讨论外,数学分类讨论思想在高中数学解题中的应用还有很多,如二次函数、指数函数、圆锥曲线、立体几何、数列、排列组合等等。
        结束语:
        综上所述,数学思想中的分类指导思想,在高中数学解题过程中经常被使用,除了与该思想本身的特性有关外,还与数学学科自身的属于有关。恰当合理地运用分类讨论思想,有助于培养学生思维的严谨性和分析问题的完整性。在解题教学中,教师应将分类讨论思想充分融入到每个相关知识点中,通过不断地向学生灌输分类讨论思想,让学生养成较好的分类讨论意识,从而将该思想灵活的应用于数学学习中。
        参考文献:
[1]张本霖.分类讨论思想在高中数学解题中的应用[J].数学学习与研究,2019(18):119.
[2]袁思宇.分类讨论的思想在高中数学解题中的应用[J].才智,2018(36):42.
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