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高中数学解题中分类讨论思想的应用

2021-09-30段继华

高考·下 2021年7期
关键词:分类讨论思想解题教学应用策略

段继华

摘 要:在高中阶段的学习中,数学解题是较为困难的内容,也是学生能力较为薄弱的方面,对解题方法不能够做到灵活使用,加上教学方式不合理,使得学生知识理解和掌握不牢。随着新课程改革的深入,为了满足新课程改革要求,弥补以往教学中的不足,应当加强学生解题能力培养,转变课堂教学观念,引入分类讨论思维,强化学生数学思维,深刻体会数学问题内涵,提高课堂学习效率。本文阐述分类讨论思想的概念,分析应用的原则,探究高中数学解题中分类讨论思想的应用策略。

关键词:高中数学;解题教学;分类讨论思想;应用策略

高中数学解题中,分类讨论是重要的数学思想方法,特别是一些结论不是唯一的题目,不能对其统一形式的研究,部分题目需要使用字母表示数,字母取值不同,其解决也会不同。因此,在实际的数学问题解答中,需要根据问题的情况进行分类,将复杂问题转化成小问题,完成问题思考和解答,简化解题过程,提高学生解题能力。

一、利用分类讨论思想解决函数问题

在高中数学教学中,函数是教学的重点内容,函数解题是重要的解题类型,要求学生具备一定的思维能力,函数题目在高考中占有较高的比重。因此,在函数问题解题教学中,注重分类讨论思想的引入,简化问题复杂程度,帮助学生理解题目。一般来说,函数题目复杂多变,涉及的变量参数较多,对解题结果有着很大的影响。在解题中,引导学生利用分类思想,对不同参数产生的结果进行逐一探索,创新学生解题方式。例如,人教A版高中数学“函数的概念和表示”的教学中,为了加深学生函数性质和概念的掌握,引入例题开展分类讨论活动。例题:已知函数,且x≠0,当a的值是多少时,函数是一次函数。

此题是属于典型变量问题,作为教师需要引导学生分三种情况讨论,第一:当2a+1=1且a+3≠0时,即a=0时,函数是一次函数,y=7x-5;第二:当2a+1=0时,即a=式,函数是一次函数,解析式为y=4x-5;第三:当a+3=0时,函数是一次函数,解析式为y=4x-5。通过这样的分类讨论活动,对确定函数是一次函数的已知条件进行分析讨论,通过对其进行逐一的讨论分析,完成函数问题的思考和解答,提高学生解题能力。在上述解题过程中,结合一次函数概念开展分类讨论,得到问题的答案,实现学生数学综合能力培养。

再如,已知函数f(x)=2x²-2ax+3,在区间[-1,1]上有最小值,记作g(a),求解g(a)的函数表达式。

此题涉及二次函数的对称轴知识,在解题时,需要根据对称轴的不同位置,开展分类讨论,完成题目思考和解答。

将原式进行配方可以得到y=2()²+3-,其对称轴是x=。

当≤-1时,y在区间[-1,1]上单调递增,当x=-1时,g(a)=2a+5

当-1<<1时,x=有最小值,g(a)=3-。

当≥1时,y在区间[-1,1]上单调递减,当x=1时,g(a)=5-2a。

当a的取值不同,g(a)的表达式不同。

二、借助分类讨论思想解答概率问题

概率是高中数学中的重要内容,是高考中必考的考点之一,为了提高学生概率解题效率,引入分类讨论思想,培养学生分类讨论意识,寻找概率问题解题方式,提高学生解题能力。例如,人教A版高中数学“概率”教学中,教师可以引入古典概率问题,开展分类讨论活动。例题:在某个学校高三班级中,为了参加学校运动会,选出18名学生作为接力赛预备选手,从1到18进行编号,如果从中任意选择3人,选出运动员编号是以3为公差的等差数列的概率是多少?为了保证学生能够准确解题,教师可以引导学生利用分类讨论思想进行解题,首先,让学生计算出基本事件是17×16×3,并且运动员编号设为Yn=Y1+3(n-1),当Y1=1时,运动员从1、4、7、10、13、16选择,可以有四种组合方式。其次,当Y1=2时,同样有四种选择,当Y1=3时,依然存在四种选择方式。通过这样的方式,可以准确计算出本题的答案。通过分类讨论的方式,优化概率教学方式,考虑变量的变化形式,保证计算的准确性。在概率问题解答中,注重学生读题习惯培养,根据具体问题进行分类讨论,采取正确的分类方式,明确问题解题思路,分类讨论思想的应用,帮助学生准确解题,锻炼学生问题思考能力,强化学生数学思维能。

三、利用分类讨论思想解答排列组合问题

排列组合是高中数学学习中的难点内容,排列组合问题是学生非常头疼的题目,特别是排列组合类型的综合题,教师可以以问题作为基础,根据实际情况让学生灵活利用知识,完成问题的分析和解答。在解题过程中,注重学生审题,从题目中发掘有效信息,对其进行整合,寻找问题解答方式。在实际的解题中,让学生深入理解题目,发掘题干中的有效信息,通过归纳和总结,开展分类讨论,最终完成问题解答。例题:在1到9中,任意选出3个数,其和是3的倍数,合适的选择方式有( )种。

在题目解答中,需要对题目进行分析,对1到9的数字按照除以3余数的不同可以分成3组,想要选出3个数字的和是3的倍数,要么在同一组选3个,要么是3个组各选1个,同组选3个有3种选择方式,3组各选1个的选法有27种,因此,一共有30种选择方式。

再如,在四面体上,頂点和各棱中点一共有10个点,从中任意选择四个,不同的取法有( )种。

在解题时,引导学生对题目进行分析,从10个点中任意取4个点,可以分成四点同面和不同面两种情况,四点共面可以分成三种情况,第一:在四面体的同一个面的有10种选择方式;第二,取棱上3点以及该棱对棱的中点的有6种;第三,由中位线构成的平行四边形有3种。将总的取点总数减去不符合题干要求的3类,一共有141种取法。面对此种类型题目,乍一看很难找到解题思路,通过对题干进行发掘分析,找出隐藏的信息内容,寻找正确的解题方式,利用分类讨论思想,正确解答出答案。

四、借助分类讨论思想解决不等式问题

不等式问题是学生解题中的难点,面对不等式问题解题,需要引导学生进行不等式的变形或者位置变换,将未知数和已知数分开,便于计算。对于简单的数字和未知數的不等式,可以通过变形移位的方式解答,对于复杂的不等式,需要引导学生考虑数字或者式子的符号,对于不等式存在根号的情况,引导学生引入分类讨论思想,根号内的结果不能小于零,这些内容是不等式学习时具备的知识。例题:求解不等式[(n-1)×(n-5)]÷[(n+2)×(n-6)]>0。

在解题时,需要让学生知道,含分母的题目,首先要考虑分母不为零的情况,首先可以确定n≠-2、n≠6,接下来是去分母的问题,两边同时乘以分母,这时需要考虑同时乘以一个式子,其结果是正还是负,考虑分母(n+2)×(n-6)的正负问题,开展分类讨论分析。通过分母大于零和小于零两种情况的结果,通过数轴展示出来,完成n的取值范围的计算。

再如,假设m∈R,求解关于x的不等式:m²x²+2mx-3<0。

分析:在此题解答中,需要对m是否为零进行讨论,通过分类讨论找出对应不等式的解集。

当m=0时,原不等式为-3<0,对于任意x∈R都成立。

当m≠0时,不等式转化成(mx-1)(mx+3)<0,求解得-3

当m>0时,求解得出,当m<0时,求解的。综上可知,当m=0时,不等式的解集是R。当m>0时,不等式的解集是{x|},当m<时,不等式的解集是{x|}。

题目主要考查学生对字母表示的一元二次不等式的解法和应用,根据字母系数开展分类讨论,夯实学生基础知识,提高学生知识应用能力,锻炼学生解题能力。

五、利用分类讨论思想解决集合问题

在高中数学题目中,集合题目是重要的内容,占据的比例相对较多,在集合问题解题时,需要根据集合之间的关系,以及集合和集合元素的关系,对其进行合理分类,完成问题的思考和解答。一般来说,集合题目的形式大多是填空和选择,需要学生计算解决问题。在实际解题教学中,需要对集合分类标准进行明确,考虑集合的特殊情况,扩展学生解题思路,提高学生解题效率。例题:设A={x|-2≤x≤a},B={y|y=2x+3,x∈A},C={z|z=x²,x∈A},且B包含C,求解实数a的取值范围。

解析:当-2≤x≤a时,z=x²的范围和实数a的正负号有关,|a|和2的大小有关,对a进行分类讨论。因此,A={x|-2≤x≤a},B={y|y=2x+3,x∈A},所以B={y|-1≤y≤2a+3}。

当-2≤a≤0时,C={z|a²≤z≤4}。因为B包含C,所以,4≤2a+3,a≥,与-2≤a≤0矛盾。

当0

当a>2时,C={z|0≤z≤a²},因为B包含C,所以a²≤2a+3,-1≤a≤3,所以2

在集合问题解题中,利用分类讨论思想解题,根据特定的集合概念,对其进行分类讨论,寻找问题解题思路,完成问题的思考和解答。

结束语

在高中数学解题中,引入分类讨论思想,提高学生课堂学习效率,构建高效数学课堂,推动高中数学教学进一步发展。因此,作为高中数学教师,需要全面分析分类讨论思想,将其和数学解题有效结合,加强学生解题训练,帮助学生掌握分类讨论应用方法,让学生能够做到举一反三,培养学生创新思维,提高学生数学综合素养。

参考文献

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[3]田文英.分类讨论思想在高中数学解题中的应用实践[J].软件(教育现代化)(电子版),2020,000(001):177.

[4]史雪梅.分类讨论思想在高中数学解题中的应用[J].数学大世界(上旬版),2018(2).

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