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浅谈转化思想在高中数学解题中的应用

2014-10-11杜素丽

学周刊·下旬刊 2014年7期
关键词:最值导数椭圆

杜素丽

数学学习不仅要熟练掌握基础知识,更要重视对数学思想方法的学习,数学思想方法是数学知识在更高层次上的抽象和概括,蕴涵在数学知识发生、发展和应用的过程中,能够迁移并广泛应用于相关学科和社会生活中。数学思想方法是数学的精髓,也是将理论知识转化为实践技能的桥梁。在众多的数学思想方法中,转化思想是我们解决问题时经常采用的一种方法,它也是一种最基本、最重要的思想方法,在中学数学学习中占有很重要的地位。数学学习中的转化思想,就是要把新的知识转化成已经学过的知识,把较为复杂的知识转化为简单的知识,从而解决问题。高考试题十分重视对于数学思想方法的考查,特别是突出考查能力的试题,其解答过程都蕴涵着重要的数学思想方法,其中“转化思想”是中学数学思想方法的重要思想之一。

转化思想的本质特征是知识和方法的迁移,转化思想可以减化运算、开拓思路,它能给人带来思维的闪光点,找到解决问题的突破口。新课标下高中数学衔接上呈现“起点高、难度大、容量多、课时紧”的特点,学生学习不适应现象突出,困难重重,师生更应该强化数学思想方法,重视思想方法的教学与应用,只有从思想方法入手,才能教会学生如何学习数学。下面就转化思想在高中数学教学中的应用浅谈几点做法。

一、圆锥曲线中的转化思想

圆锥曲线是解析几何的核心内容,也是学习高等数学的基础,当然也是高考命题的热点——高考数学对圆锥曲线的考查比例通常远远超过了其他知识板块。近年来圆锥曲线在高考中比较稳定,解答题往往以中档题或以押轴题形式出现,主要考查学生逻辑推理能力、运算能力,考查学生综合运用数学知识解决问题的能力。圆锥曲线主要以下三类题型。

1.求曲线(或轨迹)的方程,对于这类问题,高考常常不给出图形或不给出坐标系,以考查学生理解解析几何问题的基本思想方法和能力。

2.与圆锥曲线有关的最值问题、参数范围问题,这类问题的综合型较大,解题中需要根据具体问题,灵活运用解析几何、平面几何、函数、不等式、三角知识,正确地构造不等式或方程,体现了解析几何与其他数学知识的联系。

3.直线与圆锥曲线的综合例如,在平面直角坐标系xOy中,椭圆的方程为■+y■=1,以O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线的极坐标方程为2ρcos(θ+■)=3■。求椭圆上点到直线距离的最大值和最小值。

解析:椭圆■+y■=1的参数方程为x=■cosθy=sinθ,(θ为参数),直线的普通方程为x-■y-3■=0,椭圆上点P(■cosθ,sinθ)到直线的距离d=■=■,转化为三角函数求最值问题,最大值为2■,最小值为■。

圆锥曲线的选择、填空题思路大多数是应用定义转化。在抛物线中若条件是点到焦点距离,就要转化成点到准线距离,而条件是点到准线距离,就要转化成点到焦点距离;在椭圆或双曲线中,点到左焦点的距离与点到右焦点的距离可以互化。当遇到椭圆内求最值问题时,也可利用椭圆的参数方程转化为三角函数求最值问题。

二、导数中的转化思想

高中数学的函数问题内容多而繁,性质复杂且比较抽象,因而很多学生对函数知识的考查极为畏惧,转化是解决导数问题的重要策略,特别是对于难度比较大的导数问题,更加彰显了转化思想的强大功能。

例如,已知函数f(x)=x■■+alnx,(1)当a=-2时,求函数f(x)的单调区间和极值;(2)若g(x)=f(x)+■在[1,+∞)上是单调增函数,求实数a的取值范围。解析:(2)导函数的正负决定了原函数的增减,若g(x)=f(x)+■在[1,+∞)上是单调增函数,则g'(x)=2x+■-■≥0在[1,+∞)上恒成立,即a≥■-2x■.通过构造新函数F(x)=■-2x■,求F(x)在x∈[1,+∞)上的最大值来确定实数a的取值范围。

在导数习题中,“恒成立问题”与“存在问题”是两类常见题型。a≥f(x)在定义域上恒成立,即a≥f(x)的最大值;a≤f(x)在定义域上恒成立,即a≤f(x)的最小值。若存在x0属于定义域,a≥f(x0)成立,即a≥f(x)的最小值;若存在x0属于定义域,a≤f(x0)成立,即a≤f(x)的最大值。将导数中的“恒成立问题”与“存在问题”转化为求最值问题,避免对含参不等式的讨论,简化运算,是一种很实用的解题方法。

又如,已知f(x)是定义(-∞,+∞)在上的函数,导函数f'(x)满足f'(x)

A.f(2)>e2f(0),f(2012)>e2012f(0)

B.f(2)e2012f(0)

C.f(2)>e2f(0),f(2012)

D.f(2)

解析:因为不等式f'(x)-f(x)<0,构造新函数F(x)=■。通过新函数在定义域上为减函数来比较大小。

当题目中出现与有关的式子且又无法判断的正负时,需要变换条件形式构造新函数,让新函数的导数符合题目中所给条件,通过新函数的单调性来解不等式或比较大小。

三、解三角形中的转化思想

解三角形一直是高考数学中的热点内容之一,对它的考查也是灵活多样,但在近几年的高考试题中,几乎都可以运用正、余弦定理进行边角互换,这不仅是高考的一个重点也是一个难点,更是转化思想的灵活运用。

例如,ΔABC的三个内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,asinAsinB+bcos2A=■a,则■=

解析:利用正弦定理■=■=■=2R进行边角互化,sinAsinAsinB+sinBcos■A=■sinA。

在解三角形的问题中,若条件出现边a、b、c(或sinA、sinB、sinC)的关系时,只要等式两边a、b、c(或sinA、sinB、sinC)的次数相同,就可以通过正弦定理直接把a、b、c(或sinA、sinB、sinC)替换成sinA、sinB、sinC(或a、b、c)。若条件出现sinA、sinB、sinC时,可以通过余弦定理替换成边a、b、c的关系。

俗话说:“授之以鱼,不如授之以渔。”中学数学思想方法就是钓鱼的杆,捕鱼的网。在高中数学教学中,教师要引导学生将复杂的知识转化为简单的知识,将未知的知识转化为已知的知识,不断培养和训练学生自觉的转化意识,强化转化思想在解题中的应用,提高学生在解决数学问题中的独立思考能力、应变能力、思维能力和解题的技能、技巧。

(责编 田彩霞)

数学学习不仅要熟练掌握基础知识,更要重视对数学思想方法的学习,数学思想方法是数学知识在更高层次上的抽象和概括,蕴涵在数学知识发生、发展和应用的过程中,能够迁移并广泛应用于相关学科和社会生活中。数学思想方法是数学的精髓,也是将理论知识转化为实践技能的桥梁。在众多的数学思想方法中,转化思想是我们解决问题时经常采用的一种方法,它也是一种最基本、最重要的思想方法,在中学数学学习中占有很重要的地位。数学学习中的转化思想,就是要把新的知识转化成已经学过的知识,把较为复杂的知识转化为简单的知识,从而解决问题。高考试题十分重视对于数学思想方法的考查,特别是突出考查能力的试题,其解答过程都蕴涵着重要的数学思想方法,其中“转化思想”是中学数学思想方法的重要思想之一。

转化思想的本质特征是知识和方法的迁移,转化思想可以减化运算、开拓思路,它能给人带来思维的闪光点,找到解决问题的突破口。新课标下高中数学衔接上呈现“起点高、难度大、容量多、课时紧”的特点,学生学习不适应现象突出,困难重重,师生更应该强化数学思想方法,重视思想方法的教学与应用,只有从思想方法入手,才能教会学生如何学习数学。下面就转化思想在高中数学教学中的应用浅谈几点做法。

一、圆锥曲线中的转化思想

圆锥曲线是解析几何的核心内容,也是学习高等数学的基础,当然也是高考命题的热点——高考数学对圆锥曲线的考查比例通常远远超过了其他知识板块。近年来圆锥曲线在高考中比较稳定,解答题往往以中档题或以押轴题形式出现,主要考查学生逻辑推理能力、运算能力,考查学生综合运用数学知识解决问题的能力。圆锥曲线主要以下三类题型。

1.求曲线(或轨迹)的方程,对于这类问题,高考常常不给出图形或不给出坐标系,以考查学生理解解析几何问题的基本思想方法和能力。

2.与圆锥曲线有关的最值问题、参数范围问题,这类问题的综合型较大,解题中需要根据具体问题,灵活运用解析几何、平面几何、函数、不等式、三角知识,正确地构造不等式或方程,体现了解析几何与其他数学知识的联系。

3.直线与圆锥曲线的综合例如,在平面直角坐标系xOy中,椭圆的方程为■+y■=1,以O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线的极坐标方程为2ρcos(θ+■)=3■。求椭圆上点到直线距离的最大值和最小值。

解析:椭圆■+y■=1的参数方程为x=■cosθy=sinθ,(θ为参数),直线的普通方程为x-■y-3■=0,椭圆上点P(■cosθ,sinθ)到直线的距离d=■=■,转化为三角函数求最值问题,最大值为2■,最小值为■。

圆锥曲线的选择、填空题思路大多数是应用定义转化。在抛物线中若条件是点到焦点距离,就要转化成点到准线距离,而条件是点到准线距离,就要转化成点到焦点距离;在椭圆或双曲线中,点到左焦点的距离与点到右焦点的距离可以互化。当遇到椭圆内求最值问题时,也可利用椭圆的参数方程转化为三角函数求最值问题。

二、导数中的转化思想

高中数学的函数问题内容多而繁,性质复杂且比较抽象,因而很多学生对函数知识的考查极为畏惧,转化是解决导数问题的重要策略,特别是对于难度比较大的导数问题,更加彰显了转化思想的强大功能。

例如,已知函数f(x)=x■■+alnx,(1)当a=-2时,求函数f(x)的单调区间和极值;(2)若g(x)=f(x)+■在[1,+∞)上是单调增函数,求实数a的取值范围。解析:(2)导函数的正负决定了原函数的增减,若g(x)=f(x)+■在[1,+∞)上是单调增函数,则g'(x)=2x+■-■≥0在[1,+∞)上恒成立,即a≥■-2x■.通过构造新函数F(x)=■-2x■,求F(x)在x∈[1,+∞)上的最大值来确定实数a的取值范围。

在导数习题中,“恒成立问题”与“存在问题”是两类常见题型。a≥f(x)在定义域上恒成立,即a≥f(x)的最大值;a≤f(x)在定义域上恒成立,即a≤f(x)的最小值。若存在x0属于定义域,a≥f(x0)成立,即a≥f(x)的最小值;若存在x0属于定义域,a≤f(x0)成立,即a≤f(x)的最大值。将导数中的“恒成立问题”与“存在问题”转化为求最值问题,避免对含参不等式的讨论,简化运算,是一种很实用的解题方法。

又如,已知f(x)是定义(-∞,+∞)在上的函数,导函数f'(x)满足f'(x)

A.f(2)>e2f(0),f(2012)>e2012f(0)

B.f(2)e2012f(0)

C.f(2)>e2f(0),f(2012)

D.f(2)

解析:因为不等式f'(x)-f(x)<0,构造新函数F(x)=■。通过新函数在定义域上为减函数来比较大小。

当题目中出现与有关的式子且又无法判断的正负时,需要变换条件形式构造新函数,让新函数的导数符合题目中所给条件,通过新函数的单调性来解不等式或比较大小。

三、解三角形中的转化思想

解三角形一直是高考数学中的热点内容之一,对它的考查也是灵活多样,但在近几年的高考试题中,几乎都可以运用正、余弦定理进行边角互换,这不仅是高考的一个重点也是一个难点,更是转化思想的灵活运用。

例如,ΔABC的三个内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,asinAsinB+bcos2A=■a,则■=

解析:利用正弦定理■=■=■=2R进行边角互化,sinAsinAsinB+sinBcos■A=■sinA。

在解三角形的问题中,若条件出现边a、b、c(或sinA、sinB、sinC)的关系时,只要等式两边a、b、c(或sinA、sinB、sinC)的次数相同,就可以通过正弦定理直接把a、b、c(或sinA、sinB、sinC)替换成sinA、sinB、sinC(或a、b、c)。若条件出现sinA、sinB、sinC时,可以通过余弦定理替换成边a、b、c的关系。

俗话说:“授之以鱼,不如授之以渔。”中学数学思想方法就是钓鱼的杆,捕鱼的网。在高中数学教学中,教师要引导学生将复杂的知识转化为简单的知识,将未知的知识转化为已知的知识,不断培养和训练学生自觉的转化意识,强化转化思想在解题中的应用,提高学生在解决数学问题中的独立思考能力、应变能力、思维能力和解题的技能、技巧。

(责编 田彩霞)

数学学习不仅要熟练掌握基础知识,更要重视对数学思想方法的学习,数学思想方法是数学知识在更高层次上的抽象和概括,蕴涵在数学知识发生、发展和应用的过程中,能够迁移并广泛应用于相关学科和社会生活中。数学思想方法是数学的精髓,也是将理论知识转化为实践技能的桥梁。在众多的数学思想方法中,转化思想是我们解决问题时经常采用的一种方法,它也是一种最基本、最重要的思想方法,在中学数学学习中占有很重要的地位。数学学习中的转化思想,就是要把新的知识转化成已经学过的知识,把较为复杂的知识转化为简单的知识,从而解决问题。高考试题十分重视对于数学思想方法的考查,特别是突出考查能力的试题,其解答过程都蕴涵着重要的数学思想方法,其中“转化思想”是中学数学思想方法的重要思想之一。

转化思想的本质特征是知识和方法的迁移,转化思想可以减化运算、开拓思路,它能给人带来思维的闪光点,找到解决问题的突破口。新课标下高中数学衔接上呈现“起点高、难度大、容量多、课时紧”的特点,学生学习不适应现象突出,困难重重,师生更应该强化数学思想方法,重视思想方法的教学与应用,只有从思想方法入手,才能教会学生如何学习数学。下面就转化思想在高中数学教学中的应用浅谈几点做法。

一、圆锥曲线中的转化思想

圆锥曲线是解析几何的核心内容,也是学习高等数学的基础,当然也是高考命题的热点——高考数学对圆锥曲线的考查比例通常远远超过了其他知识板块。近年来圆锥曲线在高考中比较稳定,解答题往往以中档题或以押轴题形式出现,主要考查学生逻辑推理能力、运算能力,考查学生综合运用数学知识解决问题的能力。圆锥曲线主要以下三类题型。

1.求曲线(或轨迹)的方程,对于这类问题,高考常常不给出图形或不给出坐标系,以考查学生理解解析几何问题的基本思想方法和能力。

2.与圆锥曲线有关的最值问题、参数范围问题,这类问题的综合型较大,解题中需要根据具体问题,灵活运用解析几何、平面几何、函数、不等式、三角知识,正确地构造不等式或方程,体现了解析几何与其他数学知识的联系。

3.直线与圆锥曲线的综合例如,在平面直角坐标系xOy中,椭圆的方程为■+y■=1,以O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线的极坐标方程为2ρcos(θ+■)=3■。求椭圆上点到直线距离的最大值和最小值。

解析:椭圆■+y■=1的参数方程为x=■cosθy=sinθ,(θ为参数),直线的普通方程为x-■y-3■=0,椭圆上点P(■cosθ,sinθ)到直线的距离d=■=■,转化为三角函数求最值问题,最大值为2■,最小值为■。

圆锥曲线的选择、填空题思路大多数是应用定义转化。在抛物线中若条件是点到焦点距离,就要转化成点到准线距离,而条件是点到准线距离,就要转化成点到焦点距离;在椭圆或双曲线中,点到左焦点的距离与点到右焦点的距离可以互化。当遇到椭圆内求最值问题时,也可利用椭圆的参数方程转化为三角函数求最值问题。

二、导数中的转化思想

高中数学的函数问题内容多而繁,性质复杂且比较抽象,因而很多学生对函数知识的考查极为畏惧,转化是解决导数问题的重要策略,特别是对于难度比较大的导数问题,更加彰显了转化思想的强大功能。

例如,已知函数f(x)=x■■+alnx,(1)当a=-2时,求函数f(x)的单调区间和极值;(2)若g(x)=f(x)+■在[1,+∞)上是单调增函数,求实数a的取值范围。解析:(2)导函数的正负决定了原函数的增减,若g(x)=f(x)+■在[1,+∞)上是单调增函数,则g'(x)=2x+■-■≥0在[1,+∞)上恒成立,即a≥■-2x■.通过构造新函数F(x)=■-2x■,求F(x)在x∈[1,+∞)上的最大值来确定实数a的取值范围。

在导数习题中,“恒成立问题”与“存在问题”是两类常见题型。a≥f(x)在定义域上恒成立,即a≥f(x)的最大值;a≤f(x)在定义域上恒成立,即a≤f(x)的最小值。若存在x0属于定义域,a≥f(x0)成立,即a≥f(x)的最小值;若存在x0属于定义域,a≤f(x0)成立,即a≤f(x)的最大值。将导数中的“恒成立问题”与“存在问题”转化为求最值问题,避免对含参不等式的讨论,简化运算,是一种很实用的解题方法。

又如,已知f(x)是定义(-∞,+∞)在上的函数,导函数f'(x)满足f'(x)

A.f(2)>e2f(0),f(2012)>e2012f(0)

B.f(2)e2012f(0)

C.f(2)>e2f(0),f(2012)

D.f(2)

解析:因为不等式f'(x)-f(x)<0,构造新函数F(x)=■。通过新函数在定义域上为减函数来比较大小。

当题目中出现与有关的式子且又无法判断的正负时,需要变换条件形式构造新函数,让新函数的导数符合题目中所给条件,通过新函数的单调性来解不等式或比较大小。

三、解三角形中的转化思想

解三角形一直是高考数学中的热点内容之一,对它的考查也是灵活多样,但在近几年的高考试题中,几乎都可以运用正、余弦定理进行边角互换,这不仅是高考的一个重点也是一个难点,更是转化思想的灵活运用。

例如,ΔABC的三个内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,asinAsinB+bcos2A=■a,则■=

解析:利用正弦定理■=■=■=2R进行边角互化,sinAsinAsinB+sinBcos■A=■sinA。

在解三角形的问题中,若条件出现边a、b、c(或sinA、sinB、sinC)的关系时,只要等式两边a、b、c(或sinA、sinB、sinC)的次数相同,就可以通过正弦定理直接把a、b、c(或sinA、sinB、sinC)替换成sinA、sinB、sinC(或a、b、c)。若条件出现sinA、sinB、sinC时,可以通过余弦定理替换成边a、b、c的关系。

俗话说:“授之以鱼,不如授之以渔。”中学数学思想方法就是钓鱼的杆,捕鱼的网。在高中数学教学中,教师要引导学生将复杂的知识转化为简单的知识,将未知的知识转化为已知的知识,不断培养和训练学生自觉的转化意识,强化转化思想在解题中的应用,提高学生在解决数学问题中的独立思考能力、应变能力、思维能力和解题的技能、技巧。

(责编 田彩霞)

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