王铁成
榆林市第三中学 陕西省榆林市719000
解决数学问题的过程是思维训练的过程,也是心理内化的过程,学生思维能力的提高是教学活动的重要目标之一,如何引导学生展开思维活动,优化他们的思维品质,就应该是每一个教学工作者思考的问题。笔者根据自己多年的教学实践,从以下四个方面来谈谈如何优化学生的思维品质。
一、引导学生尝误反思,体会思维的批判性
例1设双曲线(>>)的半焦距是,直线过,两点,已知原点到直线的距离为,则双曲线的离心率是___。
根据条件直译:直线即故解之得双曲线的离心率或,粗一看所得两值都符合双曲线离心率的范围要求,果真如此吗?细心的同学首先会发现,题目括号中的条件起了变化,不是常规双曲线的条件>,>,条件的细微变化对问题结果是否会产生影响,则要进一步验证。通过验证,可发现>,可知才符合题意。
例2已知二次函数和一次函数,其中、、满足>>,(,,)
(1)求证两函数的图象交于不同的两点A、B;
(2)求线段AB在轴上的射影的长的取值范围。
对于问题(2),在得到
时,思考已知条件,>>有<<,故的取值范围是,然而正确的结果却是。对于错解,引导学生反思,实行再思考,目光聚焦于是一次函数这个条件,加以辨析,得≠,因而≠,于是≠,因而≠2。
通过上述两例的尝误反思,使学生能够体会思维的批判性。
二、引导学生把握特征,体会思维的灵活性
例3求曲线,与直线围成的阴影部分的面积。
数形结合,利用图形的直观,灵
活把握图形的特征,可以看出阴
影部分的面积是矩形面
积的一半,(如右图),易得所求
面积为。
例4已知函数,且>,>,>,判断的正负。
若通过直接代入去考虑式子和符号,对于没有一定运算能力和解题意志的同学,是很难完成的。但如果思维灵活的同学注意到具有的奇偶性和单调性,则问题解决变得快捷而富有美感,由题意>即>,有>故>,同理可证余下的结论。
对上述两例,若思维缺少灵活性,则不易解决。
三、引导学生普遍联系,体会思维的广阔性
例5设,且,求证:≤。
分析条件及结论,联系各重要知识点,有以下各种思路:
思路1,注意到两数之和,两数之积,可构造一元二次方程解决。设是方程的两根,记
,由≥解得≤,即≤。
思路2联系到简易逻辑的知识,可用反证法。反设>则>>,反复使用,则>>>>>>这不可能,故≤。
思路3,联系函数的凹凸性及函数图象。
函数是上的凹函数,
由≥得≥
(如右图)≥即≤。
思路4,由结构联想等差中项,则成等差数列,不妨设≤,公差≥,,1, 组成一个新数列。下面比较大小, ≥,即≥也即≤。
思路5,注意到等号成立的条件是,联想到平均值不等式≥, ≥。两式相加,≥≥≤。
思路6,由联想到二项式定理。因为 =≥所以≤即≤。
本题虽然只有两个式子,却闪耀着丰富的信息点,如轮换对称、立方和公式、等差中项、二项式定理,取等号,从两数之和到两数之积进而到一元二次方程等等,大大刺激了我们的联想和想象,使我们体会了思维的广阔性。
例6设,,求证:<。
本题属于不等式的证明,而直接由条件向结论迁移,则难以实现解题
目标,但若考虑到六个正数:,,,,,,依
次划分为两数之积的和的形式,给我们以线段之积之和的映像,因而将
原问题进行图形表征,构造一边长为的正三角形,并分别在边
、、上截取
(如图)问题可稚化到研究特殊三角形性质上来,因为>
即>整理即得结论不等式。
另注意到,,的范围,联系概率知识则有以下解法:
设、、为三个独立事件,且,由概率加法公式得
≥
=
=
=
即≤<。
如果我们的思维缺乏广阔性,此题的解决也将不易。
四、引导学生整体处理,体会思维的深刻性
例7若,求证:>。
分析 对于高次不等式,用不等式的基本证法来证往往失效。若采用分解区间讨论的方法,又显然麻烦。如果注意到不等式左边的多项式中字母系数次数的特点,令来处理,则问题变成证明二次三项式之值恒正,从<可知对任意实数,>恒成立,从而原不等式得证。
例8证明恒等式
分析 通常的看法常常是:因问题与自然数有关,故考虑用数学归纳法(通法),但这不要说其中要用到配凑的技巧,就是书写也要分两步,即使不难,写也够繁,若能注意到式子的整体特点,就不难看出上式不过是个数列的前项之和,故可设数列是以为其前项之和。故由可得,从而原式可证。