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浅谈高中数学解题教学中的分类讨论方法

2019-11-24柏杨

教育界·上旬 2019年10期
关键词:解题教学高中数学

柏杨

【摘要】随着高中数学知识难度的提升,很多学生在学习中都遇到了问题,尤其对于解题感到更加为难。这就需要教师提供正确的解题方法。分类讨论方法是一种重要的策略,是一种重要的数学思想,也是一种数学逻辑方法,体现了化整为零的思想以及归类整理的方法。基于此,文章分析了高中数学解题教学中的分类讨论方法。

【关键词】高中数学;解题教学;分类讨论方法

分类讨论是一种重要的解题策略,但是当前很多学生在这方面的应用意识以及能力都较为不足,使得他们无法有效地应用该方法解题。分类讨论思想一般体现在高中数学问题中,如数列、立体几何、不等式以及函数等内容。

学生在解高中数学题时经常会出现一些情况,如在解到某一步之后,问题变得复杂,不能再用统一的方法、标准继续解题,学生就会不知所措。这是由于解题方法中包含不止一种情况,而是有多种情况,这时需要列出已知的各种条件,合理地思考若干种可能的情形。

在这些情况下按照一定的标准解题,明确解题的思路和方法。这里就集中体现了问题解决的方法是由大化小,由一般化特殊,由整体化为部分。在分类解决问题后,需要将这些问题进行整合。所以,分类讨论方法的解题过程就是“合-分-合”。

一、分类讨论方法的重要作用

分类讨论思想是以划分概念和集合分类为基础的。在高中数学解题中使用该思想方法需要注意以下几方面。

(一)清楚引起分类讨论的原因

在使用分类讨论思想方法时,为了更好地解决问题,就需要明白分类的原因,进而明确分类的标准,在此基础上开始解题。引起分类的原因主要有几方面,如:公式、定理、概念、法则、性质等的定义;包含参数的不等式、方程以及函数等问题,由参数值的“量变”引起结果的“质变”;在对几何问题进行研究的过程中,因为图形的变化,不确定图形的形状而导致问题结果出现变化,从而存在多种可能性;排列组合问题的特殊情况;等等。

(二)学会正确分类讨论的方法

要科学地进行分类,就需要在分类的过程中设立统一的标准,实现不重复,不遗漏。正确科学的分类讨论要坚持几种原则:第一,分类讨论的对象要做到没有遗漏,不重复;第二,分类的标准需要清楚;第三,如果分类讨论的对象不止一种,那么就需要分层次进行讨论,每个层次需要分别有统一的标准。

(三)注意分类讨论结论的整合

分类讨论思想有一个显著的特征,即逻辑性。在解决这类问题时,就需要具备一定的逻辑推理以及分析能力,还需要掌握一定的分类技巧。除了要注重分类讨论思想的运用之外,还需要注意“不要看见参数就想着分类讨论”。

要是能够对数学问题进行整体的处理,那么自然就无需进行分类讨论,不然只会让问题变得复杂,浪费解题的时间。

二、高中数学解题教学中的分类讨论方法运用

(一)利用数学概念分类讨论

在高中数学学习中,有很多的概念都是分类给出的,例如函数图像和直线的位置关系、直线斜率、分段函数等。如果数学问题和数学概念有关,那么在解题时就需要学生结合给出的概念展开分类讨论,进而完整、正确地解题[1]。

例1:如果函数(且)存在两个零点,那么求实数的取值范围(        )。

这道题就是基于概念而产生的分类讨论,看起来好像是对指数函数图像与直线的位置关系的知识点进行考查,其实是考查指数函数的性质与概念。所以,在解题的过程中就需要结合底数的不同取值情况分类展开讨论。

设(且),,因为函数有两个零点,也就是和这两个函数图像的交点有两个。将函数图像画出来,就会出现:当的值的范围在0到1之间时,这两个函数图像的交点个数是一个,和题意不相符;当的值大于1时,的图像经过点(0,1),而的图像在点(0,1)的上方,这时可以判断两个函数图像的交点数量是两个,进而能够明确的取值范围。

在解这道题时,就运用了分类讨论的方法,求的是实数的取值范围,通过分类讨论,结合图像,就能够解出这道题的答案。

(二)结合参数变化进行分类讨论

有些数学问题中含有参数,因参数的取值是不固定的,因而可能有多种结果。在对这样的问题进行求解或证明时,就需要依据参数的具体取值情况开展相应的分类讨论,在解题中需要思考全面,对每种情况进行分类讨论。

例2:当取什么值时,不等式的解是一切实数。

可以看到题目中的式子是一个不等式,但是并不明确是一元一次不等式还是一元二次不等式。所以,在解这道题的时候就需要针对参数开展分类讨论,一共分为两种情况:第一种是,第二种就是。分别讨论之后再进行整合归纳。

在第一种情况下,能够解出的值为1或2:当时,原不等式为2>0恒成立,因此这一取值和题意是相符的;当时,不等式变为,解为,与题意不符。

在第二种情况下,要使不等式恒成立,必须使相应的图像开口向上,且判别式小于0,因而得出,且,解得或。

最后综合第一和第二两种情况,就能够得出的取值范围为。

(三)在几何中运用分類讨论思想

例3:如图1,在三角形中,,三角形内有任意一点,且,求证。

要解这道题,教师要让学生对三角形的各个角进行假设,设,,,根据正弦定理可得,,已知进而得出,又,即,且,从而能够分别得出和的范围:,。在这个区间内,是非单调函数,所以需要展开分类讨论。

第一种情况是,∵,,∴,得出,且,,因而。

第二种情况是,∵,∴又,则,即,与第一种情况同理,最后得出。

综合这两种情况可以知道,∵,,∴,,因此。

(四)小组合作,提升论述深度

通常为了更好地显示出分类讨论在解题中运用的优势,一般都是以小组的方式进行讨论的,这样可以避免一个人分类讨论时出现遗漏,也可以更加全面地对各种情况进行讨论。并且如果任务量增加,单靠一个人分类讨论解题,也会容易出现错误。所以,在高中数学教学中,教师需要注重对学生的分类讨论思考习惯进行培养,让学生养成良好的习惯,按照学生能力对学生进行分组。然后选择一个题目,让每个学生在小组内讨论沟通意见,也可以让他们以同一处作为切入点,对分类思路进行查缺补漏。这样能够尊重学生在小组讨论中的意见,还可以利用平等讨论及实时讨论的方法,增长每个学生在不同分类方法运用中的经验。学生如果可以在规律性较强的小组讨论中保持十分钟,那么大概就能够得出正确的答案,参加小组分类讨论的学生得出的答案一般都准确率较高[2]。

例4:已知数列的前项和是(1),(2),求数列的通项公式。

教师可以让学生在小组合作中对这道题进行求解,开展分类讨论。学生在小组内观察这道题目,会明确其涉及的知识点是和。

其中,(1)分两种情况讨论:当时,;当时,。也符合此式,综合可得(1)的通项公式为。

(2)也分两种情况讨论:当时,;当时,。不符合此式,综合可得(2)的通项公式为。

在小组合作中解这道题,学生可以全面地对各种情况进行分类讨论,不会出现遗漏的情况,从而更好地解题。

除了在实际数学解题中运用分类讨论思想,在预习或者复习中也可以运用分类讨论思想。比如,在学习新知识时,小组成员在学习中就可以分类讨论,划分新知识以及旧知识,这样能够有效地提升学习效果。

综上所述,要想让学生能够更好地解题,提升解题的速度以及准确率,教师就需要注重教授学生解题的思想和方法。只有掌握正确的解题方法,学生才能在遇到问题时不惧怕,正常地解题。

正确应用数学思想方法能够促进学生数学能力的提升,能够让学生运算起来更加简捷,推理利用更灵活。分类讨论是一种重要的数学思想与解题方法。在解题教学中,教师需要注重对学生的分类讨论能力进行培养,对思维缜密性、条理性进行培养,训练他们的分类讨论思想,提升学生对于数学学习的兴趣。这无论对学生的数学学习还是对他们以后的发展都具有重要的影响。

【参考文献】

[1]李凌云.分类讨论思想在高中数学解题过程中的运用[J].中学数学教学参考,2017(11X):37-38.

[2]王娟.高中数学解题教学中的分类讨论策略[J].理科考试研究(高中版),2016(09):14.

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