题组引领 变式巩固 思维对话
——以高三一轮基本不等式复习为例

2019-05-29 03:49江苏省张家港高级中学
中学数学杂志 2019年9期
关键词:题组换元最值

☉江苏省张家港高级中学 徐 艳

专题复习是高三数学教学的重要环节,通过复习可以摸清学生学情、纠正学生错误、帮助学生提高分析问题和解决问题的能力;巩固、梳理、整合学生已学过的知识,将零散的知识系统化、结构化,完善认知,促进学生解题思想方法的形成,提升学生的综合素养;诊断出教师在教学中的薄弱环节,查漏补缺,以明确下一阶段努力的目标.本文以高三一轮复习中的“基本不等式专题”为例,谈谈如何利用题组及变式进行高效复习的探索与尝试.具体做法如下:

一、题组引领,巩固四基

教师首先要在课前精心设计复习题组,认真仔细地筛选题目.要分析所选题目的设计意图是什么?是否符合新课程标准的理念?难易程度是否符合本班学生的实际学情?是否覆盖到了相关的重要知识点和考点?是否能把要复习的知识点回归到教材中相应的章节中去?是否把数学的基础知识、基本技能、基本思想和方法融入其中?是否能通过题组引领并落实学生对基础知识以及技能方法的巩固等.

例1(苏教版必修5 P10510)设实数x>-1,求函数y=的最小值,并求对应x的值.

方法1:利用基本不等式

思路1(配凑):因为x>-1,所以

思路2(换元):令

设计理由:两个思路都是利用基本不等式来解决问题.思路1中的配凑和思路2中的换元都是为了构造出y=的形式,再由积为定值求和的最小值的基本不等式来解决,若对这两种方法进行比较的话,配凑更直接些!

方法2:函数法

思路3:利用配凑或换元构造出的形式后再由对勾函数的单调性可知:函数在(0,1)上单调递减,(1,+∞)上单调递增,从而可得在t=1时,的最小值为2,进而得的最小值为1.

方法3:导数法

思路4:设.由f(′x)>0,得x>0;由f(′x)<0,得-1<x<0.所以函数f(x)在(-1,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,从而当x=0时,f(x)取得最小值为1.

设计理由:通过换元或配凑可以把原题转化成y=t+的形式,又由t>0,故可利用基本不等式来求解出最值.但要注意到“一正、二定、三相等”的条件,若改变题目中的条件“x>-1”,则此题就可能无法运用基本不等式来求解了,所以基本不等式在应用时有其特殊性和局限性.而方法二和方法三抓住了问题的本质,体现了函数与方程的数学思想.通过对这三种方法的比较,可以让学生摸索出它们之间的联系以及使用条件,渗透数学基本思想,培养学生应用基本不等式解决问题的工具意识和定位意识.

例2若x>0,求函数的最小值.

思路1(配凑)

思路2(换元):令t=2x+1>1,即

设计意图:和例1一样,利用配凑或换元构造成积为定值的形式,若对这两种方法进行比较的话,换元更合适些.通过设计此类表面上两数相乘并不是定值的两数相加求最值问题,可以培养学生观察、分析问题的能力以及对式子进行变形的技巧,让学生感受到不能死记基本不等式的形,而是要抓住它的质.

二、变式探究 发散思维

数学中的变式教学是指:运用不同的变化规律,对题目进行不同角度、不同层次、不同背景的变化,有意识地引导学生在“变”的过程中发现“不变”的本质及解题规律.如:

例3(苏教版必修5 P10616)已知正数x,y满足x+2y=1,求的最小值.

思路:因为x>0,y>0,x+2y=1,

所以

当且仅当等号成立.

设计意图:在求解双变量最值问题时,若已知两个正数x,y满足ax+by=1(a>0,b>0),求的最小值,或已知两个正数x,y满足,求ax+by(a>0,b>0)的最小值问题,常用的解题方法是“1”的代换,解题原理仍然是通过构造积为定值来找和的最小值,相应地可以设计以下变式,层层递进、螺旋上升!

变式1:求函数的最小值.

变式2:已知x>0,y>0,且xy=x+y,求x+2y的最小值.

变式3:已知x>0,y>0,且x+2y=1,求的最小值.

变式4:已知a>0,b>0,且,求a+2b的最小值.

变式5:已知x≥0,y≥0且x+y=2,求的最小值.

设计意图:变式1的解题方式是应用了“x+(1-x)=1”这个隐含条件;变式2是通过换元把一元变量的最值问题转化成了二元变量的最值问题,再用“1”的代换来求最值,此变式的解题方法可见于2018年的江苏卷第13题:

在△ABC中,角A,B,C所对的边分别是a,b,c,∠ABC=120°,∠ABC的平分线交AC于点D,且BD=1,则4a+c的最小值为______.

变式3和例3比较类似,只是所求式子的分母复杂了些,故可通过换元把分母变简单,过程如下:

变式4和变式5是变式3的提升,深入挖掘题目中的信息,通过换元以及对代数式的变形,将问题化归为易解决的问题.学生在解题时经常会遇到的障碍就是原本会做的题,若题目的条件或结论稍微发生改变就束手无策了.所以通过设计这些变式,可以让学生抓住问题的本质,掌握知识、方法和技能,有利于培养学生思维的求异性和把握数学知识的灵活性,做到举一反三,进而提升转化能力,感受数学的魅力,增强学习数学的兴趣.

三、课后巩固 内化升华

波利亚说过:问题是数学的心脏!问题是引发学生思考和探索的向导,有了问题,学生的好奇心才会激起;有了问题,学生的思维阀门才能开启;有了问题,学生的探究活动才有了载体.所以学习数学离不开解题,离不开训练,课堂上的一题多解、一题多变的目的是培养学生的思维能力,而不是简单的让学生去记忆模仿.所以可以设计相应的课后习题让学生及时巩固,既为内化课上知识,又为提升解题能力.

“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行!”学生只有亲身经历了探究的过程,才能促进知识体系的科学建构以及思维水平的显性提升,才能积累数学活动的经验,把所学的知识方法应用到解决新的问题中去,达到提升数学核心素养的目的.

题组不是零星题目的随意组合,更不是题目的简单叠加堆砌,它构建了课堂的整体框架,它贯穿着数学思想方法、数学知识点间的内在联系.通过题组引领,变式巩固,思维对话可以把教材中知识的逻辑结构转化为学生的认知结构,让学生把握问题的特征,感悟解题的规律,掌握解题的方法,真正实现“解一题—通一类—会一片”的飞跃,达到知其然更知其所以然的目的,使学生的学习过程成为再发现、再创造的过程! F

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