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數(shù)形結合法在初中數(shù)學中應用

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數(shù)學學科具有抽象性和邏輯性的特點,在初中生學習這一學科時,通常會因為其中某些過于抽象性或過于邏輯性的知識而停滯不前,使得初中生在數(shù)學學科的學習方面較弱,但即使這樣,初中生也不應該放棄對數(shù)學學科的學習。初中生在解決數(shù)學學科當中的實際問題時,其可以將數(shù)形結合這一方法運用到自己的解題過程當中,通過數(shù)形結合法將實際問題當中的數(shù)據(jù)利用圖形顯現(xiàn)出來,進而使其能夠更容易地理解題意,這有助于其解決實際問題。

一、初中數(shù)學教學中數(shù)形結合思想內涵

伴隨國家教育工作的持續(xù)完善和進步,各個階段的教育教學獲得了長足發(fā)展,在面向社會培養(yǎng)現(xiàn)代化人才方面也做出了積極貢獻。不過培養(yǎng)合格人才并不是短時間內可以完成的任務,需做到循序漸進將其作為一種長期工程來抓,尤其是要打牢基礎。眾所周知,初中階段的教育教學是整個教育系統(tǒng)當中非?;A和關鍵的部分。數(shù)學是初中教育當中難度大但卻非常重要的學科,特別是在學生考取大學以及研究生的過程中有著非常突出的價值。對于數(shù)學教學來說,很多時候并不是考驗學生對教材知識的掌握,而是看學生的數(shù)學思維能力,而數(shù)形結合這一思維就逐步進入人們的視野。所謂數(shù)形結合思想,就是把抽象化的數(shù)學語言與數(shù)學量間的關系用直觀化的圖形表示的一種思想與思維方法。數(shù)和形可謂是數(shù)學當中兩個最古老和最為基本的研究對象,它們在一定條件之下是能夠相互轉化的。數(shù)形結合作為數(shù)學思想方法,在實際應用當中主要涉及到兩種情況,分別是以數(shù)解形和以行助數(shù)。數(shù)形結合方法能夠讓復雜問題簡單化,也可以把抽象問題具體化,讓學生能夠輕松找到最為理想的解題方法。在初中階段的解題實踐當中,數(shù)形結合法可以用在解決集合、函數(shù)、方程和不定式、三角函數(shù)、線性規(guī)劃、數(shù)列、集合、分數(shù)、解析幾何、立體幾何、絕對值等類型的數(shù)學問題中。

二、數(shù)形結合法在初中數(shù)學解題中的應用策略

(一)在函數(shù)中運用數(shù)形結合法

對于數(shù)形結合這一方法,其適用于很多類型的題,而函數(shù)題就是其中的一種題型。在初中生遇到與函數(shù)相關的問題時,其便可以利用數(shù)形結合法來解決實際問題。其可以首先逐字逐句地閱讀題意內容,并在閱讀的過程中將題目當中重點數(shù)據(jù)勾畫出來,在此之后,其可以再次閱讀題目內容,然后根據(jù)題目內容和勾畫出的重點內容來畫出圖形,然后了解題目當中的關系,最后再結合所畫圖形和題目內容來解決實際問題。初中生在利用數(shù)形結合法來解決函數(shù)問題,便可以大大降低題目的難度,有助于初中生更快、更高效地解決函數(shù)問題,有助于提升其解題能力。在初步講解數(shù)形結合這種方法時,因為學生對這種解題方法不夠熟悉,在自主運用方面會出現(xiàn)疑問,于是可以先選取典型的函數(shù)例題,并引導學生利用數(shù)形結合技巧逐步完成問題解答任務,從而梳理解題思路和解題技巧,提高對數(shù)形結合方法的應用準確度。教師在示范教學當中應該將畫圖和講解結合起來,并給學生參與和發(fā)揮的空間。例1:已知二次函數(shù)y=x2-6x+8,設此二次函數(shù)與x軸的交點分別為A、B,現(xiàn)已知在圖像上取一點C,然后連接AB,AC,BC,得到一個三角形,且此三角形的面積為1,試求C點的坐標。解析:此題為二次函數(shù)題,我們在遇到這一問題時,首先想到的應該是將二次函數(shù)的圖像和A、B、C三點的坐標標出來,然后再進行問題的求解。如圖1即為此題圖像。解:在作出圖1后,我們可以首先令y=0,求出x1=2,x2=4,所以此二次函數(shù)與x軸的交點分別為(2,0)、(4,0),而其與x的交點即為A、B的坐標,在此之后,我們可以列出三角形的面積方程12×AB×C'F×yc=1,由此可以解出x3=3±姨2,驗證可知,當C在圖像頂點時同樣成立,此時x4=3,所以坐標分別為(3±姨2,1)、(3,-1)。例2:已知函數(shù)y1=|x|,y2=x+,在y1>y2時,試求x取值范圍?解析:針對本道函數(shù)題的求解,我們可以選擇借助不等式性質來進行求解,即將給定的y1=|x|,y2=x+代入y1>y2當中后采取分類討論的方式去掉絕對值,以此來推導出x的取值范圍。但是這種計算方式會增加我們的計算量,并且很容易出現(xiàn)計算失誤,整個解題過程非常復雜。如果我們換個角度思考問題,在求解問題過程中首先繪出y1=|x|,y2=x+兩個函數(shù)的具體圖象,之后可以對照圖象來直觀地對比二者的大小情況。解:在平面直角坐標系中繪制出y1=|x|,y2=x+,可得圖2,并且可以得到圖中A和B點的坐標分別為(-1,1)和(2,2),同時作一條平行于y軸的直線,并將該條線進行平移,這樣可以直觀地得到本道題的正確答案為:x<-1或x>2。由此可知,在我們遇到求解某些比較復雜的不等式相關函數(shù)問題時,要盡量不直接采取求解不等式的方式求解問題,而應該換個角度思考問題,靈活地運用數(shù)形結合思想,采取作圖的方式將函數(shù)問題轉化為幾何問題進行直觀求解問題,這樣可以大大簡化問題求解過程,降低我們解題的難度。

(二)在代數(shù)中運用數(shù)形結合法

代數(shù)題也是初中數(shù)學學習中比較多見的一種題型,多以選擇題或填空題的形式出現(xiàn)。在求解這類數(shù)學題型中,如果我們按照解應用題的思路來求解問題,那么整個過程比較耗時,并且最終的結果準確度無法保證。此時如果我們可以想辦法靈活應用數(shù)形結合思想,那么可以簡化代數(shù)題的求解過程,提高我們解題的準確度。例3:已知函數(shù)y=x2姨-6x+34+x2姨-2x+5,試求y的最小值_____。解析:這道題是考查我們求解代數(shù)式最值能力的一道例題,求解中我們可以直接運用代數(shù)式求值的方式來對這道題進行求解,即首先對題目給定函數(shù)y中的兩個根號進行配方,得到y(tǒng)=(x-3)2姨+25+(x-1)2姨+4,要使y值達到最小值,那么要保證兩個根號同時取得最小值。這樣的求解思路很容易使我們陷入解題困境,此時如果我們可以認真觀察題目中的根號特征,并聯(lián)想平面中任意兩點的坐標公式,那么可以快速構造出相應的函數(shù)圖像來簡化這道題的求解過程,提高我們解題的準確度與效率。解:∵y=x2姨-6x+34+x2姨-2x+5,∴y=(x-3)2姨+25+(x-1)2姨+4∴y=(x-3)2+(0-5)2姨+(x-1)2+(0-2)2姨基于該式,可知只需要在坐標系的x軸上面確定一點C(x,0),使其到坐標A(3,5)和B(1,2)兩點之間的距離之和達到最小值即可,所以這時候我們可以靈活地應用數(shù)形結合思想,構造圖3所示的坐標系。然后可以直接利用“兩點之間線段最短”這一數(shù)學定理來快速判斷C點所在的位置。經(jīng)過求解可以得到此時C點坐標為(117,0)。圖3由此可知,在我們求解代數(shù)題的時候可以對代數(shù)式的相應形式進行認真觀察,如果發(fā)現(xiàn)其中涉及到距離模型,那么這時候可以聯(lián)想“將軍飲馬”問題的求解,巧用數(shù)形結合思想來將代數(shù)問題求解轉換為幾何問題求解,這樣可以大大降低我們的求解難度,提高整體的解題準確度與效率。

(三)在應用題中運用數(shù)形結合法

應用題與簡單的選擇題、填空題不同,通常大多數(shù)的選擇題、填空題都是一些比較簡單的題目,在初中生做這些題型時,通過簡單的計算便可以解決,甚至直接觀察便可以得出答案,但對于應用題,無論簡單或是復雜,其都需要進行一定的理解和計算,而在此時,初中生便可以利用數(shù)形結合法來解決問題。在利用數(shù)形結合法來解決問題時,其可以首先根據(jù)題目數(shù)據(jù)來畫出圖形,然后通過圖形來簡單地觀察和判斷題目當中的一些位置關系等,再利用這些得出的結論來解決實際問題。通過這一方法,便能夠大大簡化初中生的解題步驟,進而提升初中生的解題速度。當然這種方法還可以讓學生今后再面對應用題時,消除膽怯抵觸的情緒,思考可以運用的解題技巧,把握數(shù)學知識點之間的內在聯(lián)系。例4:已知有一個三角形ABC,做出它的高為AD,然后分別做∠A和∠B的角平分線,其交BC與AC分別為E、F,且AE與BF相交于點O,∠CAB=°,∠C=°,試求∠DAE和∠BOA的度數(shù)。解析:在我們遇到這一問題時,如果憑空想象,那么無法快速找到解題的突破口,因為其中涉及到的都是抽象的幾何知識,所以求解的時候可以嘗試采用數(shù)形結合思想,將復雜問題進行直觀化處理,這樣可以幫助我們快速求解問題。解:首先,要根據(jù)題意內容畫出圖像,圖像如圖4所示。

(四)在線性規(guī)劃題中運用數(shù)形結合法

線性規(guī)劃題便是一個典型的利用數(shù)形結合法來解決的數(shù)學問題,在遇到這一問題時,初中生必須要根據(jù)題目內容畫出圖形,然后在此之后再去解決特定問題。在遇到此類問題時,初中生首先就應該根據(jù)題目內容來畫出正確的圖形,找出正確的區(qū)域,然后再根據(jù)題目要求計算出問題的答案。由此可知,在線性規(guī)劃類的題型中,利用數(shù)形結合法來解決問題是十分重要的,只有畫出了正確的區(qū)域,才能夠根據(jù)問題的要求逐步得出問題的答案。因此,初中生在遇到這類問題時,應該牢記利用數(shù)形結合法來解決問題,只有這樣,才能夠正確快速地解決問題。綜上所述,初中生在解決實際問題時,只要懂得將自己所學到的知識進行變通,不斷的探索,而后不斷獲得更多簡便的解題技巧,最終利用自己探索出來的解題技巧來解決實際問題。在解決一些實際問題時,初中生便可以利用數(shù)形結合這一方法,通過這一方法將題目當中的重要數(shù)據(jù)更直觀地展現(xiàn)出來,最終使其能夠更清楚地理解題意內容,最終提升其數(shù)學學科的解題能力。

作者:徐建國 單位:如東縣實驗中學