见微知著:代数式中蕴含的数学思想方法
2024-11-21王张毅
进入“代数式”这一章的学习,我们开始体验从“算术”到“代数”的飞跃。在学习过程中,我们可以发现算术和代数的联系与区别,也能逐步感受代数的特点:抽象性、简洁性、一般性。本章需要掌握的主要概念包括代数式、整式、单项式、多项式、代数式的值、同类项等。同时,我们在研究代数式的相关运算时也离不开数的运算,有些学习经验可以进行类比迁移。
作为初中数学代数板块的起始内容,代数式是我们后面研究方程、不等式、整式乘法、分式、二次根式、函数等内容的基础,起着“统领全文”的作用。而代数式中所蕴含的数学思想方法贯穿我们初中数学学习的始终,需要我们重点关注和深入研究。
分类讨论
例1 比较a+b与a-b的大小。
【解析】比较代数式的大小,我们可以采用作差法。(a+b)-(a-b)=2b。其中,b可以取任意值,因此这两个式子的大小关系不确定,我们需要分三种情况讨论:当b>0时,a+b>a-b;当b<0时,a+b<a-b;当b=0时,a+b=a-b。
比较两个数的大小,结论是确定的。而代数式中的字母可以取任意值,所以在一般情况下,我们无法直接比较两个代数式的大小。此时,我们可以先作差,然后对作差的结果进行分类讨论,但要注意讨论过程中不要出现重复或者遗漏等情况。
整体思想
例2 已知代数式x2-2x+3的值是7,则代数式-4x+2x2的值是 。
【解析】一般情况下,我们需要知道代数式中所含字母的值,然后将其代入代数式求值,比如本例中知道x的值即可。根据已知条件,得x2-2x+3=7。以我们目前的知识储备无法直接解这个方程,也就无法知道x的具体值。但是我们可以得到x2-2x=4。如果将x2-2x看成一个整体,所求代数式-4x+2x2的值正好是x2-2x的两倍,所以得到代数式-4x+2x2的值是8。
求代数式的值,我们除了将代数式中所含字母的值代入,还可以根据已知条件进行变形,然后整体代入求值。这就是整体思想的魅力。
猜想归纳
例3 观察下列关于x的单项式,探究其规律:x,4x3,9x5,16x7,25x9……按照上述规律,第n项是 。
【解析】此类题型考查通过猜想归纳发现所列代数式的规律。我们一般从以下角度观察:系数、字母、字母的指数,即单项式的各项要素。通过观察,我们猜想系数为n平方,字母都是x,字母的指数为2n-1,由此我们归纳出第n项为n2x2n-1。
猜想归纳是非常重要的数学思想,对于研究问题、发现规律有着重要的作用。我们要学会在观察的基础上发现问题本质,大胆猜想、谨慎归纳、小心论证。
数形结合
例4 如图1,长为y(cm),宽为x(cm)的大长方形被分割为7小块。除阴影A、B外,其余5块是形状、大小完全相同的小长方形,其较短的边长为5cm,则阴影A的较短边和阴影B的较短边之和为( )。
<D:\JR工作\初中生\7年级\11\王张毅-1.tif>
图1
A.x-y+5 B.2x+y+5
C.2x-y+5 D.x+y+5
【解析】结合图形中所蕴含的边与边之间的数量关系,我们可以分别表示出A的较短边长为x-10,阴影B的较短边长为x-(y-15),然后相加得到所求的两条边之和为2x-y+5。故选C。
矩形是沟通代数与几何的重要桥梁之一。通过代数式对矩形周长和面积的表示,我们可以更加直观地感受代数式所蕴含的实际意义。在后续学习整式的乘法时,我们能够更加深切地感受这一点。
数学思想是掌握和运用数学知识的强大工具。在学习数学的过程中,我们应当努力发现并深刻理解这些思想,如分类讨论、整体思想、归纳推理、数形结合等。随着学习的深入,我们还将逐渐接触到更多数学思想,例如类比推理、问题转化、从特殊到一般等,这些丰富的思想将为我们的数学学习之旅增添更多色彩。
(作者单位:江苏省南京市宁海中学分校)