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转化思想在初中数学解题中的应用

2022-05-30黄英俊

数理天地(初中版) 2022年16期
关键词:解题应用转化思想初中数学

黄英俊

【摘要】转换思想是中学数学教学中的一个重要思想,也是解决问题的关键.能帮助学生在最短时间内找到问题的解决方法,并能有效地解决问题.在初中数学教学中,要向学生讲解转化思想在解题过程中的具体运用,从而使他们掌握转化思想的本质,并能在解题时灵活运用,从而大大提高解题能力和解题水平.本文从多个角度出发,着重探讨如何运用转化思想来解决初中数学问题.

【关键词】转化思想;初中数学;解题应用

转化思想是数学中基础思想之一,将不确定的问题变成已知,将复杂的问题变简单,将抽象的问题变具体,在不同的问题之间也可以运用转化思想来解决.转化思想有助于学生分析、解决问题,帮助学生巩固学习的知识,强化新旧知识的连接,激发学生的学习兴趣,增强学生对数学的探索能力.为了让学生更好地掌握这种转化思想,要合理安排教学内容,选取具有代表性的练习,并在课堂上向学生解释如何运用转化思想,增强他们的思维和解题能力.

1 数形转化的应用

数形转换在初中数学问题中具有很高的应用价值.为了让学生能针对问题进行具体的分析,运用数与形的灵活运用转换成功、有效地解决问题时,要注意向学生灌输有关的理论知识,并掌握与数形转换有关的思想,例如方程问题可以转换成函数图象交接点问题等.此外,为了让学生更好地掌握这种转化方式,必须重视对相关有代表性习题的讲解,确保学生掌握了相关方法,在实际解题中可以灵活运用.

例1 由图1所示,△ABC的三个顶点分别是A、B、C,若函数y=kx在第一象限内的图象与△ABC存在交点,那么数值k的取值范围为.

解析 该题相对来说,难度较大,若直接计算的化,超出初中课程大纲范围,该题解决的关键点在于准确找到数形转化的切入点,根据反比例函数的基本概念可以得知,当k>0时, k值越大,那么离y轴越远.当函数k经过A点的时候,为其左边的临界.右边临界必须要满足和直线BC相交才符合题意.

解 将点A(1,2)代入函数y=kx中,得出k=2.

根据B,C两点的坐标,解得直线BC的函数表达式为y=-x+7

那么就可以将原本的在第一象限有交点问题,转化为y=-x+7和y=kx函数方程至少有一个解的问题,即kx=-x+7有解,整理得x2-7x+k=0有解,即Δ=(-7)2-4k≥0得出k≤494,因而k的取值范围为2≤k≤494.

2 间接轉化的应用

在解决数学问题时,间接转化思想可以使复杂的问题简单化.初中数学间接转化思想运用范围很广, 转化思想是一种运用广泛的解题技巧,可以把问题从困难变成简单,让学生快速掌握问题的要点,加快解决问题的速度.

例2 将(x2+2x+3)(x2+2x+6)-4进行因式分解.

解析 湘教版初中数学中给出最基本的两种因式分解的方法:提公因式法和公式法,但直接使用这两种方法,无法下手,对于初中学生来说,这个式子过于复杂,直接相乘再提取公因式计算复杂,而且超出初中大纲范围.这个时候就需要用到间接转化的方式来解题.将x2+2x+3看作为一个整体,换元为y.

解 设y=x2+2x+3,那么上式可以化简为

y(y+3)-4= y2+3y-4= (y+4)(y-1)

再将y=x2+2x+3代入到分解的因式中,就可以得出

=x2+2x+3+4x2+2x+3-1(x2+2x+7)(x2+2x+2).

3 降次转化的应用

在初中数学习题的解题过程中,学生往往会碰到一些难题.此类问题一般不能直接解决,而必须使用转化思想进行降次处理,将陌生的高阶多项式转化为熟悉的低阶多项式.但降次是有技巧的,比较困难.为了让同学们能熟练地掌握这种转换方式,并能熟练地运用降阶的技巧.应该围绕着有关的问题,在课堂上与同学们进行积极的互动,并鼓励他们自己去寻找降次思路与方法,从而更好地加深他们的印象,提高他们处理此类问题的能力.

例3 已知a是x2-x-1=0的一个根,那么a3-2a2+2016的值是多少?

解析 不少学生看到题目将a代入到x2-x-1=0得出a2-a=1,就无法进行转化,不知道下一步怎样进行求解.实际上,该题的解答关键之处在于利用已有的条件来进行转化变形.

解 由题可知,a2-a=1,又a3-2a2+2016=a(a2-2)+2016.

将a2-a=1变形a2=1+a代入上式中,可以得出

a1+a-2a+2016=a1-a+2016=a-a2+2016=-1+2016=2015.

4 换元转化的应用

换元法是中学数学中常用的一种转换方法.为了让同学们能灵活地使用换元方法来解决有关的问题.数学练习中要注意向学生灌输有关的理论知识,让他们明白,换元是为了更好地解决问题.特别是要弄清换元后的取值区间的变化.同时,强化训练,拓宽学生的视野,让学员在练习中不断犯错、纠错、积累换元的经验.

例4 解分式方程2x2+2x2-7x+7x+2=0.

解析 该题并不可以直接进行换元求解,需要对于已有的方程进行适当的变形再进行换元.

解 原方程可以化为:

2[(x-1x)2+2]-7(x-1x)+2=0,

设y=x-1x,那么上式可以化为:

2y2-7y+6=0,求解,可以得出两个解,分别是2,32.

当y1=2时,x-1x,求解可以得出x=1±2,

当y2=32时,解得x=-12或x=2.

故原方程共有四个解,分别是x1=1+2,

x2=1-2,x3=-12,x4=2.

例5 设ab=bc=cd=da,求a+b+c+da+b+c-d的值.

解析 这一题实质上属于“纸老虎”不少学生看到涉及到四个位置的常数项,直接放弃,其实题目中含有比例式或者经过变形可以得出比例式时,就可以将他们设为辅助元,再进行计算或求解.

解 设ab=bc=cd=da=k,那么可以得出a=bk,d=ck,c=dk,d=ak.

因此上述等式左右边项各自相乘,等到

abcd=abcdk4,由于a,b,c,d四个常数均不为0

推导出k4=1,即k=±1.

当k=1时,a=b=c=d,a+b+c+da+b+c-d=2.

当k=-1时,a=-b=c=-d,

a+b+c+da+b+c-d=0.

转换思想是初中数学中最常用的一种思维方式,它可以帮助学生解决问题,提高学生的数学综合能力,培养学生的思维能力.教师在课堂上应当针对不同的题型,采用不同的转化方式,并注意对学生加以引导,以提高教学效果.让学生从多个方面来考虑问题,并能积极地发现知识之间的关联性,构建知识框架,从而使他们在未来更好地发展.

参考文献:

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