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古诗词在数学教学中的应用赏析

2017-04-02钱如刚

都市家教·上半月 2017年2期
关键词:整数四边形解析

钱如刚

【摘 要】巧妙地结合古诗词进行数学教学,让学生能由此及彼地联想,定能提高数学教学的效果。

【关键词】中国古诗词;数学教学

中国是有五千多年历史的文明古国,古代文学作品无疑是人类精神文明宝库中极为灿烂的一部分。中国古代诗歌词曲早于先秦发端,历经几千年流传至今,读来仍然让人回肠荡气,实在是一种美的享受。作为数学教学工作者,我突发奇想,试着在讲解数学题时,根据解题思路由感而发,顺口吟上几句,确有画龙点睛的效果。学生们也会随着我的开头齐声应和,既更深刻领会了数学解题思路,又体会了古诗词的高远意境,真是两全其美。德国科学家开普勒曾经说过:“我最珍视类比,它是我最可靠的老师。”。把数学内容与古诗词内容这两者看似风牛马不相及的两件事一类比,你会发现其中滋味妙不可言。现举几个例子说明。

例1:若(a-1)2+(ab-2)2=0,求的值。

解:∵(a-1)2+(ab-2)2=0,(a-1)2≥0,(ab-2)2≥0

∴(a-1)2=0,(ab-2)2=0

∴a=1,b=2

∴原式=

=

=

=

此题有杜牧《过华清宫》为证:“长安回望绣成堆,山顶千门次第开。一骑红尘妃子笑,无人知是荔枝来。”

数学解析:此题解法名曰“裂项法”,用常规方法无从下手,用“长安回望绣成堆,山顶千门次第开。”两句,也可算是一种解析吧。

例2:现规定两种运算“※”和“◎”,对于任意两个整数a,b,a※b=a+b-1,a◎b=ab-1,求1※2◎3

解:1※2◎3

=(1+2-1)◎3

=2◎3

=2×3-1

=5

此题有苏轼词《水龙吟》中几句为证:“似花还似非花,也无人惜从教坠。抛家傍路,无情有思。”

数学解析:这类题目叫做新定义运算,我们学过的加减乘除都有确定的意义。事实上,除了上述的四种运算外,我们还可以根据需要,采用不同的符号,给予新的定义,即所谓新定义运算。新定义运算通常是通过我们熟悉的运算来规定的。但这类问题学生初步接触如坠云雾,真有点“似花还似非花”之感。

例3:解方程:5x2-6xy+2y2-4x+2y+1=0

解:∵5x2-6xy+2y2-4x+2y+1

=(x2-2xy+y2)+(4x2-4xy+y2)-2(2x-y)+1

=

=

∴原方程可以变形为=0

又∵x,y都是实数,(x-y)2≥0,(2x-y-1)2≥0,

∴且,

∴原方程的解是x=1,y=1

此题有唐代诗人柳宗元的《江雪》为证:“千山鸟飞绝,万径人踪灭。孤舟笠翁,独钓寒江雪。”

数学解析:此题属于数学中的非负数问题。乍一看,一个方程含有两个未知数,无从下手,真是“千山鸟飞绝,万径人踪灭。”,但用配方法,结合非负数的知识,还是能求解的,“独钓寒江雪”,还是有鱼可钓的。

例4:求使关于x的方程2x3-ax2+a2x+a2-

a-6=0有整数根的所有整数a

解:原方程可以看作未知数a的一元二次方程:

当x=-1时,原方程变为:-2x-2-6=0

此时x=-4

当x≠-1时,设两根为a1,a2,则

故x=0,1,-2,-3时,是整数,从而a1+a2是整数

当x=0时,原方程变为a2-a-6=0,解得:a1=3,a2=-2

当x=1时,原方程变为2a2-2a+2-6=0,即a2-a-2=0

解得:a1=2,a2=-1

当x=-2时,原方程变为:-x2-5x-2=0,无实数根;

当x=-3时,原方程变为-2x2-10x-60=0,无实数根。

综上所述,当x=-1,0,1时,方程有整数根:a=-4或a=3或a=-2或a=2或a=-1。

此题还是引用苏轼的《题西林壁》:“横看成岭侧成峰,远近高低各不同。不识庐山真面目,只缘身在此山中。”

数学解析:此题如果从关于x的一元三次方程来解,一条胡同走到黑,是做不出什么名堂的,但换一个角度看问题,把它看作关于未知数a的一元二次方程,将会豁然开朗。数学上把這种方法叫做“主元转换法”,用“横看成岭侧成峰”自然可以恰如其分地解析。

例5:若a,b,c是正数,解方程:

解:

=

-=0

∵a> 0,b> 0,c> 0

∴>,>,

>

∴++>

∴++-≠0

∴x-a-b-c=0

∴x=a+b+c

正应了《红楼梦》的作者曹雪芹的两句名诗:“假作真时真亦假,无为有时有还无”。

数学解析:这是一道典型的“无中生有”法解题,这道题目的解法的巧妙之处在于“生”出了三个“1”和一个“3”,问题就迎刃而解了。另外,解题时注意观察,培养洞察事物的能力,才能提高解题水平。

例6: 求函数y=+的最小值.

解:构造如图所示的两个直角三角形,

即Rt△PAC,Rt△PBD,使AC=1,BD=2,PC=x,PD=4-x,

求最小值可转化为:

在L上求一点P,使PA+PB最小.

取点A关于L的对称点A′连结A′B,

则A′B与L的交点即为所求P点,

故PA+PB的最小值即是线段A′B在Rt△A′EB中,A′B=,

故函数y的最小值为5.

此题有唐初四杰的王勃的《滕王阁序》中的名句为证:“落霞与孤鹜齐飞,秋水共长天一色。”

数学解析:此题若用代数方法来解很麻烦,通过对函数形式观察,发现:可以看成是以x,1为直角边的三角形的斜边,可以看成是以(4-x),2为直角边的斜边,此题可归纳为求两个直角三角形斜边的和的最小值,于是可构造图形来解决. 本题由数思形,由形思数,不失时机地抓住两者的相互结合和转化,冲破数和形之间的那种固有的差异,更多的强调二者的和谐统一,运用数形结合思想,迅速解决数学问题。华罗庚教授也曾说过:“数缺形时少直观,形少数时难入微数形结合百般好,隔离分家万事非。”

例7:四边形ABCD中,,AC平分,,,求BC和AB的长。

解:作CE⊥AB于E,CE⊥AD于F

在Rt?BEC中,

在Rt?ACE中,∵AC=7

由勾股定理,

综上所述:BC=5,AB=8。

吟上唐朝著名诗人白居易的《长恨歌》里的前四句:“汉皇重色思倾国,御宇多年求不得。杨家有女初张成,养在深闺人未识。”,白居易的《长恨歌》运用转化思想可谓足矣,明明是唐朝玄宗皇帝和杨贵妃的故事,却转化到汉武帝的头上,真是用心良苦。

数学解析:转化思想是解决数学问题的一种最基本的数学思想,在研究数学问题时,我们通常是将未知问题转化为已知的问题,将复杂的问题转化为简单的问题,将抽象的问题转化为具体的问题,将实际问题转化为数学问题,我们也常常在不同的数学问题之间互相转化,可以说在解决数学问题时转化思想几乎是无处不在的。本题是四边形问题,通常要转化为直角三角形来解决。由已知∠ABC=60°,AC平分∠BAD,所以想到由C点作CE⊥AB于E,作CE⊥AD于F。由已知可求出CF,由CE=CF,可知CE的长,通过解Rt?BEC可求出BC的長。BE也可求,再通过解Rt?AEC由勾股定理求出AE的长,这样,AB的长就求出来了。

例8:(2005年河南课改)如图,在直角梯形ABCD中,AD∥BC,AB⊥BC,AB=2,DC=22,点P在边BC上运动(与B、C不重合),设PC=x,四边形ABPD的面积为y。

(1)求y关于x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;

(2)若以D为圆心、12为半径作⊙D,以P为圆心、以PC的长为半径作⊙P,当x为何值时,⊙D与⊙P相切?并求出这两圆相切时四边形ABPD的面积。

解:(1)过点D作DE⊥BC于E,

∵∠ABC=90°,∴DE=AB=2,

又∵DC=2,∴=2

∴BC=BE+EC=AD+EC=2+1=3

∴S四边形ABPD===4-x,

(2)当P与E重合时,⊙P与⊙D相交,不合题意;

当点P与点E不重合时,在Rt△DEP中,

DP2=DE2+EP2=22+|2-x|2=x2-4x+8

∵⊙P的半径为x,⊙D的半径为12, ∴①当⊙P与⊙D外切时,

(x+)2=x2-4x+8,解得x=

此时四边形ABPD的面积y=4-=

②当⊙P与⊙D内切时,

(x+)2=x2-4x+8,解得x=

此时四边形ABPD的面积y=4-=

∴⊙P与⊙D相切时,四边形ABPD的面积为或

此题有诗仙李白的《行路难》里的几句诗为证:“行路难,行路难,多歧路,今安在?长风破浪会有时,直挂云帆济苍海。”

数学解析:近年来,在各地中考试题中涉及到“分类讨论”的问题十分常见,有很多岔路,你要分析仔细。因为这类试题不仅考查学生的数学基本知识与方法,而且考查了学生思维品质的深刻性。然而从近几年的中考阅卷中发现学生在解此类问题时,考虑不周全导致失分较多,究其原因主要是平时的教与学中,尤其是在中考复习时,对“分类讨论”的数学思想渗透不够。分类讨论涉及全部初中数学的知识点,其关键时要弄清楚引起分类的原因,明确分类讨论的对象和标准,应该按可能出现的情况做到既不重复,又不遗漏,分门别类加以讨论求解,再将不同结论综合归纳,得出正确答案。

我们生活在一个普遍联系的世界里,绝对孤立的事物是没有的。学习数学当然可以和其他学科互相借鉴,古诗词与数学学习的结合就是很好的例子,这样学习的效果是同学们印象深刻,记忆久远,并能灵活地运用。

参考文献:

[1]刘国栋.初中生必背古诗词80首[M].广东世界图书出版公司 .2013年5月.

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