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探析类比思想在中学数学中的应用

2017-08-24郑育玲

世纪之星·交流版 2017年4期
关键词:类比解析几何

郑育玲

[摘 要]所谓类比思想,是把两个(或两类)不同的数学对象进行比较,如果发现它们在某些方面有相同或类似之处,那么就推断它们在其他方面也可能有相同或类似之处.它是解决数学问题常用的方法和途径,在中学的数学教学中有意识地渗透类比联想的思想方法,有助于提高学生的数学思维能力,并且发现知识间的内在联系.本文通过探析类比联想、类比与数列以及类比与解析几何,学会举一反三,触类旁通,以期指导学生有意识地锻炼自身类比联想的思维能力.

[关键词]类比;數列;解析几何

一、类比与联想

例1 已知是非零实常数,对任意,恒成立,则是否为周期函数?若是,求出它的一个周期;若不是,请说明理由.

解题策略:由已知等式的结构形式联想到与进行类比,所以把看作的一个具体模型,题中的相当于,由函数的周期,故可猜想的周期可能是.

对任意,有

;,根据周期函数的定义可知是一个周期为的周期函数.

通过结构关系上的相似性进行类比、联想是进行探索、创新的一种重要途径.因此,在中学数学的学习中不仅要重视公式的记忆,更要把握公式中量与量之间所反映出来的结构关系,这样才能做到举一反三,触类旁通.

二、数列中的类比

例2 (1)求证:在等差数列中,若,则有等式成立;(2)类比上述性质,在等比数列中,若则有等式 成立;(3)在第(1)小题中,若将改成,则相应的等式应该是 .

解题策略:

1.常规解法是根据等差数列的前n项和公式分别对等式两边进行求和,并由化简证明两式相等.下面给出一种较简便的解法:设是数列的前n项和,且.因为,所以,由是n的二次函数可知:的图像的对称轴为,所以,即成立.

注:中的n本是正整数,但为了研究的方便,不妨设亦可.

2..类比的依据如下:不妨设,则数列就是等差数列,且,由第(1)小题易知,化简后即有

3..

等差数列和等比数列是高中数学进行类比的典型例子.这是因为两者的定义只有一字之差,而定义中的“差”与“比”只是运算上的差别,两者之间可以相互转化:即若是等差数列,则是等差数列.所以,从本题中涉及的运算关系看,是加法运算与乘法运算的类比.

三、解析几何中的类比

例3 与圆类似,连接圆锥曲线上两点的线段叫做圆锥曲线的弦,过有心曲线(椭圆、双曲线)的中心(即对称中心)的弦叫做有心曲线的直径.对圆,由直径所对的圆周角是直角出发,可得:若AB是圆O的直径,M是圆O上的一点(异于A、B),且AM、BM均与坐标轴不平行,则.

1.试根据点M和直径AB的特殊位置,写出对椭圆的类似结论并证明;

2.类比问题(1),写出对双曲线的类似结论.

四、解题策略

1.在椭圆上任取,直径的两端点坐标为、,,由此可猜想出相应的一般结论是:若AB是椭圆的直径,M是椭圆上异于A、B的一点,且直线MA、MB与坐标轴均不平行,则.

证明如下:设、是椭圆上不同的两点,由于椭圆的中心是原点,故直径AB的另一端点B的坐标是,且满足,.由此得,,因此.

2.若AB是双曲线的直径,为双曲线上异于A、B的一点,且直线MA、MB与坐标轴均不平行,则.

圆锥曲线的方程都是二元二次方程,圆锥曲线的第一定义很相似(特别是椭圆与双曲线),圆锥曲线还可由第二定义来定义,并把方程统一成极坐标形式.因此,根据一种圆锥曲线所具有的性质,通过类比,可在方法或结论上探索另一种圆锥曲线所具有的性质,当然这种性质不一定是简单的“复制”.

参考文献:

[1]类比法在数学课堂教学中的应用[J]. 宁华玲. 读书文摘. 2015(18) .

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