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高中数学解题技巧之“数”“形”结合策略

2018-01-21王一冉

祖国 2018年24期
关键词:解题技巧数形结合高中数学

摘要:在高中阶段的学习中,数学既是重点,也是难点。与其他科目的题目相比,数学题目的抽象性更大,在解题中难度较大。在解析几何的学习方面,很多同学都不能从枯燥的题目描述中探寻出解题的正确思路,以至于解题较慢、正确率较低。数形结合策略是一种高中数学的解题技巧,在解题中对其进行有效的运用,必能提升解题效率。

关键词:高中数学 解题技巧 数形结合

长期以来,高中数学都是家长、教师以及学生关注的学科之一,而高中也是学生学习的重要阶段。高中数学中的知识点十分复杂,在学习中难免会遇到难以理解的现象,尤其是解析几何内容十分抽象,理解起来难度大,在做题中突破点很难在第一时间找到[1]。这就需要我们掌握一定的解题技巧,其中数形结合策略是处理解析几何题目的重要方式,它能够降低解题难度,提高解题准确性。

一、数形结合解题理论

(一)数形结合解题方法释义

一方面,解析几何属于数学几何学中一个小分支,是通过代数方式对几何对象的性质、关系进行研究,所以也有人将解析几何称作为坐标几何。解析几何包括了平面几何与立体几何两个部分,平面几何属于二维空间解析几何;立体解析几何则属于三维空间解析几何,其相对来说比平面解析几何更加复杂,抽象性也更强。

另一方面,数形结合指的是对已知条件中的数、形逐个对应,然后通过直观明了的几何图形、已知条件关系图等,将抽象、繁杂、枯燥的数学语言通过图形描述出来,同时把图形的形象性思维与抽象的题目进行结合,利用数字解析图形,利用图形帮助数字解析,實现将复杂问题转变为浅显易懂的问题,将抽象的问题具体处理,达到解题途径优化的效果。

(二)数形结合解题思路

我们在遇到解析几何题目时,审题后必须找出题目中蕴含的条件,同时对条件和问题之间的对应关系进行详细探查,将数形逐一的对应,并找出解题的思路。在实际解题过程中,如果能够对数形结合方式进行熟练掌握,做到举一反三,则在遇到解析几何题目时就能够顺理成章的解决。

当然,为了熟练掌握这一思路,必须弄清以下几个方面的内容:第一,明确函数及图像之间的关系;第二,利用三角函数、复数等条件建立起相关几何图像;第三,分析题目中的代数方程式、等式等表述出来的对应关系;第四,理清实数和数轴中的点的对应关系;第五,理清曲线和方程之间的关系。

二、在高中数学几何题解析中数形结合运用分析

(一)对几何中圆类问题的解析

圆类问题在高中数学解析几何中所占比例较大,也是解析几何类题目中难度较大的一种,引入数形结合的方式,能够帮助我们将圆类问题迅速解答。通常情况下,几何圆类问题包含了圆和直线之间的关系、圆和圆之间的位置关系,当然还包括了圆的标准方程[2]。对于这几类题目进行解答,一般是通过建立直角坐标系,将题目中的相关数量关系在坐标图中表述出来,能够直观的看到图形位置关系,以便于迅速的找出解题思路。

我们在具体解题中,必须根据题目中给出的数学语言,这些数学语言包括数学符号、公式、概念、等式等,详细分析这些数学语言,并将其有效的转化成几何图像,同时将已知的条件在图像中进行标注,这就更加直观的看到条件与条件之间、条件与问题之间的关系,以图像的特征探寻未知的数量关系,实现解答数学题目的目的。这种方式不仅能够有效的提升解题效率,正确性也能够大大提升[3]。当然,我们必须将详细、确切的解题步骤书写出来,方能够得分,为了保证能够顺利解答,则必须掌握以数解形,还需要用数学语言、数学符号将图形图像中的数量关系表达出来,同时用几何图形加以分析。

例如,已知圆C过点P(1,1),且与圆M:(x+2)2+(y+2)2=r2(r>0)关于直线x+y+2=0对称。过点P作两条直线分别与圆C相交于A,B,且直线PA和直线PB的倾斜角互补,O为坐标原点,试判断直线OP和AB是否平行?请说明理由。

解:由于圆C过点P(1,1),且与圆心为M(-2,-2)关于直线x+y+2=0对称.故C(0,0)(M关于直线的对称点)。同时,建立直线坐标,过P作PQ垂直于x轴,交圆于(1,-1),设pc与圆交与R(-1,-1),则弧RQ=弧QP。又由题倾斜角互补,所以角APQ=角BPQ,故弧AQ=弧BQ,由以上两个等式相减得到弧RA=弧PB,即对应的圆周角RPA=PAB,即两直线平行。

再如,在圆的方程求解过程中。已知圆C过点P(1,1),且与圆M(x+2)2+(y+2)2=r2 (r>0)关于直线x+y+2=0对称,求圆c的方程。

分析:该题也可以用数形结合的方式求解,充分利用图像的对称性。

解:P点关于x+y+2=0的对称点为:(-1,-3),由题意可知这个点在圆M上,代入方程求出r2=1+1=2,也就是说圆C的半径r2=2,M点(-2,-2)关于x+y+2=0的对称点为原点,也是C点

所以圆C的方程为:x2+y2=2。

(二)在高中数学几何不等式问题中运用数形结合策略

几何不等式问题属于我们在数学学习中的常见题型,为了能有效的化解问题中的不等式,我们通常将不等式问题进行相关的化解,将其转化为曲线方程,之后通过直角坐标系,将曲线方程在直角坐标系中描绘出来,对图像进行详细的观察,并对图形中的相关交集进行计算,得出不等式解集。对几何不等式问题的解答,我们必须学会怎样进行不等式简化,而实现简化不等式,需要认真利用不等式化简公式,避免在化简过程中发生错误,之后就可以得到曲线方程,以便于在直角坐标系中画出正确的曲线图像,最终得到答案[4]。

此类问题往往会在求解过程中遇到困难,如何学习正确的掌握属性转化思想,不仅需要依靠老师在课程中的讲授,更需要从众多的练习题中,提炼出在问题中的相关条件,同时将已知条件用图形的形式表达出来,简化解答几何题目的难度,在做题中更加得心应手。

例如:设二次函数f(x)=(m+1) x2-mx+m-1,若不等式f(x)小于0,解集为空,求实数m的取值范围。

若不等式f(x)小于0,解集为空

则f(x)≥0恒成立,得:(m+1)x2-mx+m-1≥0 恒成立

即:f(x)的最小值≥0,也就是该函数图象都在x轴的上方,且函数的开口向上。根据图形的特点,就能够得出以下不等式:

三、结语

通过上述分析可知,数形结合是一种有效的数学思想,在高中数学解题中时常用到。作为一名高中生,如何把握运用数形结合思想的时机,怎样才能真正的用好这一思想方法,这些都是必须要思考的问题。具体来说,必须要勤加练习,同时详细的思考,分析问题,正确的看待数学问题,把握使用各种数学思想的时机,才能方得始终。

参考文献:

[1]吕思祥.高中数学解题技巧之数形结合策略[J].数学大世界旬刊,2016,(08):57-59.

[2]郭佳慧.数形结合在高中数学解题中的应用策略分析[J].赢未来,2016,(02):99-102.

[3]李庆荣.高中数学几何解题技巧之数形结合策略的分析[J].速度旬刊.2016,(01):302-303.

[4]王东江.高中数学教学中数形结合的技巧性与训练策略[J].数理化解题研究.2017,(08):61-63.

(作者简介:王一冉,石家庄市第二中学,高中学历,研究方向,数学方向。)

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