不失一般性,追求简捷性

2017-04-10 02:56甘肃省会宁县第五中学薛莲花
数学大世界 2017年9期
关键词:特殊化抛物线数形

甘肃省会宁县第五中学 薛莲花

不失一般性,追求简捷性

甘肃省会宁县第五中学 薛莲花

追求简捷是数学解题永恒的主题,简捷美是数学美的基本特征, 简捷性原则是数学思维的优化,解题实践的优化,体现着数学的内在美。追求解题的简捷,是根据一般性寓于特殊性之中的原则进行的,在不失一般性的前提下,根据不同题型选择最佳方案,避繁就简,使问题迅速得到求解。在解题时对于简捷美的追求,不仅能激发钻研数学的兴趣,而且往往可以独辟蹊径,发现优美而简捷的妙解。

简捷性;问题特殊化;数形结合;巧妙代换

简捷性原则是数学思维的优化,解题实践的优化,体现着数学的内在美。追求解题的简捷,是根据一般性寓于特殊性之中的原则进行的,在不失一般性的前提下,根据不同题型选择最佳方案,避繁就简,使问题迅速得到求解。

一、应用概念,法则解题

数学概念通常是以定义、性质的形式表达的,而法则、结论又是概念推理的结晶。因此,利用定义、性质、法则和结论的钥匙,能沟通数学问题的内在联系,使解答简捷明快。

例1 已知过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的直线l依次交抛物线及其准线于A,B,C三点,若,求抛物线的方程。

分析:分别过A,B两点作AD,BG垂直准线于点D,G。

∴抛物线方程为y2=3x。

二、问题特殊化

在某些情况下,特殊化方法能认识事物的本质,个性寓于共性之中。选择题和填空题的特征值法,就是基于这个原则。

例2 E、F分别是△ABC的边AB、AC的中点,△AEF和梯形EFCB绕BC旋转一周所得的几何体的体积分别是V1、V2,则V1,V2的大小关系是_________。

分析:如图1所示,设BE=DF=r,BC=h,

注:本题既是形的特殊化,又是量的特殊化,两者结合,独辟蹊径,干脆利落。

图1

三、数形结合

数与形紧密联系,相辅相成。华罗庚说:“数缺形时少直观,形少数时难入微。”有些数量借助于图形,可使抽象的概念和复杂的关系直观化、形象化、简单化。特别是那些不要求表示推理计算过程的选择题和填空题,更宜于运用图象直接答题。

分析:求出函数f(x)的表达式,画出f(x)的图象,数形结合求解。

图2

四、仔细观察,先入为主

观察是解题的第一步,许多优美的解法正是来自于深刻、敏锐的观察。仔细审题,分清条件和结论,然后打破常规,迅速解答。

例4 已知正四面体的棱长为a,求此四面体对棱上两点的最短距离。

分析:异面直线上两点间距离公垂线段最短。易证正四面体对棱中点的连线就是其公垂线段。因此,所求的最短距离是。

注:求最(极)值一般先建立目标函数,再求函数的最(极)值,本题绕过了建立目标函数这一步,妙不可言。

五、整体思维,巧妙代换

中学数学是由代数、三角函数、立体几何、平面解析几何等有机结合的一个整体,各种量之间也有着内在的联系。因此,解题中从全局着眼,整体把握条件和结论,摆脱局部细节中一时难以弄清的数量关系的纠缠,常常会收到事半功倍之效。

例5 在球面上有P、A、B、C的四点,若PA、PB、PC两两垂直,且PA=PB=PC=a,那么此球面的面积是多少?

分析:解本题时,大都先设法求出过A、B、C的圆半径,再根据球截面有关性质求球半径而得球表面积。若从局部到整体,以PA、PB、PC为棱构成球内接正方体,从整体出发考察,球的直径恰好是此正方体的对角线长,这样可立即求得球面积为3a2。

[1]王淼生.追求简捷是数学解题永恒的主题——从均值不等式在竞赛题中的应用谈起[J].中学数学月刊,2013(6).

[2]齐红.数学的简捷美及其在解题中的应用[J].新课程:教育学术,2011(3):109-110.

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