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创新数学解题方法 提高学生解题效率

2022-07-04白玫

数学教学通讯·初中版 2022年4期
关键词:解题方法

白玫

[摘要]数学解题方法的教学,要求教师引领学生拓宽思路,发展思维的灵活性,从学生的认知特点出发,寻找解题的便捷路径,从而提高解题效率.文章主要介绍了设元消元这一方法在实际解题中的应用.

[关键词]解题方法;思维灵活;解题效率

解题既是数学学习中的一个重要活动,也是学习的目标之一,如何提高学生的解题能力和解题效率是课堂教学要解决的重要问题.许多学生为了提高解题能力常常深陷题海,但是结果往往不尽如人意,反而对数学学习产生了厌倦,失去了信心.所以教师在教学中不仅要带领学生做题,还要精选典型试题,渗透解题方法,从而培养学生举一反三的能力.很多学生在解题过程中常因已知条件过少、未知条件过多而一筹莫展,所以教师要在教学中让学生寻找一种巧妙的解题方法,如利用已知条件设未知数,实现整体消元或者换元,从而解决问题.这种巧妙的解法可以让试题化繁为简,顺利求解,能增强学生解决难题的信心.笔者结合教学实践对设元消元这一解法进行了总结,现编写成文,供大家参考.

在三角形中解决角度问题

案例1如图1所示,在△ABC中,∠ACB=90°,E,F两点在边AB上,且AE=AC,BF=BC,求∠ECF的度数.

解题思路设∠B=x,则∠A=90°-x.因为AE=AC,所以∠AEC=∠ACE.所以

评析本案例已知条件较少,如何构建已知条件与未知条件之间的联系是解题的关键.仅通过观察已知条件与未知条件,很难看出它们之间的联系.但通过设∠B=x,利用三角形的内角和定理以及等腰三角形的两个底角相等的性质,便可以将题目中的其他角用含x的代数式表示,从而求出∠ECF的度数.上述解法,通过设元,将一个复杂的几何问题转化成了代数问题,并最终将未知数消掉,求得了答案.

案例2如图2所示,点C在线段AE上,点D在线段AB上,BC与DE交于点F.若BD=CD=CE,∠ADC+∠ACD=114°,求∠DFC的度数.

解题思路因为CD=CE,所以∠E=∠CDE.因为BD=CD,所以∠B=∠BCD.设∠E=∠CDE=x,∠B=∠BCD=y.因为∠ACD是△CDE的一个外角,所以∠ACD=∠E+∠CDE=2x.同理,∠ADC=∠B+∠BCD=2y.所以∠ACD+∠ADC=2x+2y=114°.所以x+y=57°.所以∠DFC=180°-(x+y)=123°.

评析本案例运用了等腰三角形底角相等的性质,通过设两个辅助元,利用已知条件∠ADC+∠ACD=114°,将问题转化到△DFC中,再利用三角形的内角和求得答案.上述解法也是通过设未知数,将几何问题转化为代数问题来求解,这样求解,思路更清晰,同时渗透了数形结合思想.

在三角形中解决面积问题

案例3已知一个直角三角形的周

评析本案例若根据一般的求三角形面积的方法,需求出三角形的底和高,但是由已知条件难以求出这两个元素.为了求解,可以换一种思路,即不分别求出三角形底和高的长度,而是通过设辅助元,求底和高的积.上述解法同样通过设元,巧妙地将几何问题转化为代数问题,利用勾股定理以及完全平方公式的变形,最后求出三角形的面积.

在几何证明中解决等量关系

案例4如图3所示,矩形ABCD的对角线AC,BD交于点O,过点C作CG⊥BD,垂足为G,∠BAD的平分线与BD交于点F,与GC的延长线交于点E,证明:AC=CE.

评析本案例利用矩形的性质、等腰三角形的性质及角平分线的性质等,得到要求证的两条边AC与CE的对角相等,再利用等角对等边得到AC与CE相等.上述解法通过设∠CAE=x,利用辅助元表示出其他相关的角,避免了角度之间的复杂转换,使求证过程简捷,同时,将几何问题变成简单的代数问题,从而获解.

在反比例函数中解决面积问题

评析本案例先设出点B的坐标,由已知条件“AC的中点为B”求出点A的坐标,进而表示出四边形ABED的面积,最后在计算过程中通过化简得到答案.这样的设元方法在解决反比例函数问题中比较常见.本案例同样采用设元的方法,最后通过消元顺利求解.

在一次函数中解决问题

案例6如图5所示,一次函数y=mx+5m的图像与x轴、y轴分别交于点A

(1)求点B的坐标;

(2)若直线OC上有一点Q,且△QAC的面积是△AOC面积的3倍,求点Q的坐标;

(3)线段OA上有一点D,且∠ACD=∠AOC,x轴的负半轴上存在点P,使得点P到直线CD和直线CO的距离相等,求点P的坐标.

解題思路此处只解析第(3)问.由已知条件“点P到直线CD和直线CO的距离相等”,可得点P在直线CD和直线CO所形成的夹角的平分线上.于是根据点P的位置可画出图5和图6.在图5中,设∠ACD=∠AOC=x,因为∠DCO被CP平分,于是又设∠OCP=∠DCP=y.因为∠CPA是△COP的一个外角,所以∠CPA=x+y.又∠ACP=x+y,所以∠CPA=∠ACP.所以AP=AC.于是可求得点P的坐标.在图6中,设∠ACD=∠AOC=x,∠DCP=y,则可得∠CPA=∠ACP=y-x.所以AP=AC.于是可以求出点P的坐标.

评析本题是一道较为复杂的综合题,由已知条件很难发现等量关系,但是通过设辅助元,便可以将题目中有关的已知条件联系起来,于是发现∠CPA和∠ACP之间的等量关系,从而求出点P的坐标.由此我们看到,设辅助元,能实现直接的等量关系转换,避免了复杂的角度转换,降低了思维的挑战性,且整个解题过程,思路清晰明了.

思考与感悟

1.立足学生的思维角度

学生是学习的主体,教学的中心应围绕学生展开,因此教师在选择试题进行解析时,需要从学生的思维发展角度出发,以学生的发展为立足点,促进每一位学生的个性发展.在学习数学的过程中,许多学生常常被复杂题型所困扰,从学生的思维习惯出发,他们擅长正向思维,能根据已知条件直接构建联系,因此当已知条件不够时,教师可以引导学生设辅助元,直接建立已知条件之间的数量关系,并在逐步化简中轻松获得答案.这既符合学生的认知习惯,也能让学生感受到数学的奇妙,从而激发他们的学习兴趣.

2.巧妙催生课堂意外生成

课堂并不能完全依据教师的预设按部就班地展开,当学生提出意料之外的想法时,教师应进行引导,不能因为他们所提的问题与预设不同就完全否定,否则会扼杀学生的灵感.教学的过程是教师带领学生一起探索的过程,教师要将课堂还给学生,引导他们思考,从而发展思维能力.

文章主要探讨了设元消元方法的部分应用,这一方法可以巧妙转化复杂题型并解决问题,能避免烦琐的求解过程,能发展学生的创新思维.

实际上,数学解题方法多种多样,只要我们认真观察和思考,不被传统思维所束缚,就能发现便捷的解题路径,从而提高学习效率.

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