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立足特殊化,巧解數學題

2017-01-17 19:27許瀝魏海霞高明
數學學習與研究 2016年17期
關鍵詞:特殊特殊化數學題

許瀝 魏海霞 高明

【摘要】特殊化思想是創新思維中一種重要的數學思想,可以起到簡化推理,弱化運算,排除選項的作用.本文通過特殊賦值,特殊引路,特殊探究三個方面闡述特殊化思想在數學解題中的應用.

【關鍵詞】 特殊;特殊化;數學題

【基金項目】2014年西華師范大學校級教學改革研究項目,項目編號:403/403299

“特殊寓于一般之中”,利用特殊化的思想解題,可以將問題化繁雜為簡單,化困難為容易,化陌生為熟悉,可以起到簡化推理,弱化運算,排除選項的作用,有助于數學思維的培養和解題效率的提高.

一、特殊賦值,巧解客觀型選擇題

特殊賦值的主要形式有變數字母數值化、一般圖形“正”規化、特殊數值代入化.在解答客觀性試題時,采用特殊賦值可以簡化推理和弱化運算,排除錯誤選項,取得事半功倍、出奇制勝的效果.

例1 不等式m2+(cos2x-5)m+4sin2x≥0對任意實數x恒成立,則m的取值范圍是( ).

A.0≤m≤4 B.1≤m≤4

C.m≥4或m≤0D.m≥1或m≤0

分析與解答 此題涉及兩個參變量且含正、余弦運算,常規解答較為復雜.解題時可以轉換思維,通過結論的特征,將m進行賦值,采用特殊數值代入化的方法進行驗證.令m=0時,代入驗證,滿足題意,則可以排除選項B;令m=1時,不滿足題意,則可以排除A、D兩個選項;故答案應選C.

二、特殊引路,探求一般證題規律

對于某些定點、定值問題,可以從特殊情況入手,通過特殊情況的解題過程所獲得的啟示,由此探明解題的方向,探求解題思路.

例2 設D是銳角△ABC內部的一點,使得∠ADB=∠ACB+90°,并且AC·BD=AD·BC,試計算比值AB·CDAC·BD.

分析與解答 這是一道定值計算題,通??梢圆捎锰厥饣姆椒?,先探究出結論,以此為基礎,尋找解決試題的思路.將△ABC特殊化,考察△ABC為正三角形,則∠ADB=150°,BD=AD, 于是有

AB·CDAC·BD=CDBD=sin∠DBCsin∠DCB=sin45°sin30°=2. 通過特殊化,探究出了AB·CDAC·BD在一般情況下的值應恒為2.

而“2”是一個較為特殊的數,可以看成是等腰直角三角形的斜邊與直角邊之比.這樣通過特殊化探究,為解題提供了方向和解題思路:構造一個等腰直角三角形.因此,構造一個等腰直角△BDE(如圖),由AC·BD=AD·BC,BD=DE,∠ADE=∠ADB-90°=∠ACB,可得 DEBC=ADAC,△AED∽△ABC, 得到AEAB=ADAC,又∠EAD=∠BAC,推得∠EAB=∠DAC,于是△AEB∽△ADC,有ABAC=BECD.因此,AB·CDAC·BD=BECD·CDBD=BEBD=2.

三、特殊探究,構建解題思維途徑

當題目結論不明確,解題思路不清晰,解題方向不明確時,可將試題條件特殊化,通過“嘗試—觀察—歸納”的探究過程,為解題提供線索,找到解決問題前進的方向,將隱含信息顯性化,內在結構特征外顯化,化陌生為熟悉.

例3 若實數x,y滿足1+cos2(2x+3y-1)=x2+y2+2(x+1)(1-y)x-y+1,則xy的最小值為.

分析與解答 由于條件是關于x,y的超越方程的形式,等式左邊=1+cos2(2x+3y-1)≤2為三角式,右邊為分式形式,很難找到解題思路.可將試題條件特殊化,將x視為常量,將y視為變量.

當y=0時,右邊=x2+2(x+1)x+1=x+1+1x+1;當y=1時,右邊=x2+1x=x+1x;當y=-1時,右邊=x2+4(x+1)+1x+2=x+2+1x+2;通過特殊化探究,就將題目當中的隱含信息顯性化了,內在特征外顯化了,即右邊為一個數與這個數的倒數的和的解析式形式,為解題提供線索和方向.

實際上,x2+y2+2(x+1)(1-y)x-y+1=x-y+1+1x-y+1≥2.根據等式成立的條件可得:x-y+1=1, 2x+3y-1=kπk∈Z,得x=y=kπ+15.因此xy的最小值為125.

數學高考、競賽試題因其內容的廣泛性與深刻性,其解答包含著豐富的機智思想.在教學過程中,教師應有意識讓學生掌握和運用特殊化的思想,加深對數學方法的理解.只要認真去總結,用心去領悟,就能拓展解題思路,提高解題效率,優化解題技巧.

【參考文獻】

[1]田紅亮,田戚可人,戚江艷. 一題多解[J]. 佳木斯職業學院學報,2015(11).

[2]任愛群.一道數學題的多種解法[J]. 中學數學教學參考,2015(21).

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