登陆注册
7904300000016

第16章 让数学的基本思想成为我们前进道路上的指路明灯

众所周知,邓小平理论和“三个代表”重要思想是我国当前工作的指导思想,不然就会迷失方向,那么我们解决数学问题是否也需要什么重要的思想来指导呢?回答是肯定的,解决数学问题要以数学思想为指导,在中学数学中,要特别强调以下四大数学思想,即方程与函数的思想、数形结合的思想、等价转化的思想、分类讨论的思想。若能注意用这几种思想方法去分析问题和解决问题,则往往既能提高应试能力,又能提高自己的数学素养,达到学习数学的最高境界。

1畅 方程与函数的思想

函数是高中数学的主线,在高中数学的各个分支中,无所不在,所谓函数思想就是用运动变化的观点,分析和研究具体问题中的数量关系,建立函数关系,运用函数的知识,使问题得到解决。我们在解决数学问题时,要注意借助于函数的有关性质去解决有关其他数学问题及有关实际问题。

例3 某市有东、西、南、北四条高速公路通往外地,抽样统计知每天进入中心市区的车流量依次是15,7,6,12(千辆)。为使道路畅通,现通过城外环路调度进城车辆,使四条道路进入市区的入口处车流量基本持平,请你设计一个分流方案(单位千量)。

2畅 数形结合的思想

我们高中数学(其实高等数学也同样)研究的对象大致可以分为两类,一类是研究数量关系,另一类是研究空间形式,即以现实世界中的数和形为研究对象,在数学的发展进程中,数和形常常结合在一起,在内容上互相联系,在方法上互相渗透,在一定条件下互相转化。法国数学家拉格朗日也曾指出:“只要代数同几何分道扬镳,它们的进展就缓慢,它们的应用就狭窄。但是当这两门科学结合成伴侣时,它们就互相吸取新鲜的活力,从那以后,就以快速的步伐走向完善。”华罗庚教授曾说过:“数少形时缺直观,形少数时难入微,数形结合万般好,数形分离万事休。”因此,在中学数学中,既要注意用代数的方法,通过对数量关系的讨论,去处理几何图形的问题。更加要善于运用几何知识,通过图形性质的研究,去解决数量关系的问题。

例4(2005年江苏省高中数学竞赛题)已知平面上两个点集M={(x,y)||x y 1|≥ 2(x2 y2),x,y∈R} N={(x,y)||x-a| |y-1|≤1,x,y∈R},若 M∩ N≠ 除,则实数的取值范围是。

3畅 等价转化的思想

假设在你面前有煤气灶、水龙头、水壶,你想烧开水,该怎样做?也许你会回答:“在水壶中放上水,再把水壶放在煤气灶上,再点燃煤气即可”,这样的回答当然是正确的。如果我再提第二个问题:如果其他条件不变,只是水壶的水是满的,那你又该怎么办?你可能会回答“把水壶放在煤气灶上,再点燃煤气即可”,但如果就回答这个问题而言,我认为还可能有另外的答案,你也可以这样回答这个问题,把水壶中的水倒掉,即转化为前面的问题了。这就是转化的思想,即在解决问题过程中,不是直接去解决原问题,而是对问题进行变形、转化,直至把它化归为某个已经解快的问题或容易解决的问题。

例5 某大城市,共有2016个公共汽车停靠站,现要开辟若干线路沟通它们。原则是:(1)尽可能多开辟一些线路;(2)每两条线路至少有一个公用停靠站;(3)每个车站至多在两条不同的线路上。问:最多可开辟多少条线路?每条线路至少应经过多少个车站?

4畅 分类讨论的思想

当面临较复杂的对象时,人们往往会考虑将对象按某种特征分成几个部分,逐一加以研究,再综合之,以达到认识对象全体的目的。这种分类方法在科学研究中是广为运用的。同样解决较复杂的数学问题时,也可以把这个复杂问题分解成若干个小问题,然后再各个击破之。

例6 从给定的六种颜色中选出若干种颜色,将一个正方体的六个面染色,每两个具有公共棱的面染不同的颜色,则不同的染色方案共有种(注:如果对两个相同的正方体染色以后,可以通过适当的翻转,使得两个正方体的上、下、左、右、前、后六个对应面的染色相同,那么我们就说这两个正方体的染色方案相同)。

我们寻找卓越的心灵,也迷恋温柔的故乡,但愿数学就是我们心灵的故乡。

附录:文中例题参考解答(或答案)

例1(1)x=1时,ymin = -4

(2)(i)x=0时,ymin= -3;x= -2,ymax =5(ii)x=1时,ymin= -4;x= -1时,ymax=0

(3)记函数 y= x2 -2 ax-3(-1≤ x≤3)的最大值为 g(a),最小值为 h(a)

例2(1)x t=5(2)1≤ x≤4(3)x= 52时,Smin=252π;x=1或4时,Smax =17π

例3 设由东、南、西、北依次向南、西、北、东调入车量 x1、x2、x3、x4 千辆(其中调入负1千辆即为调出1千辆)

则问题化归为求 y= |x1| |x2| |x3| |x4|的最小值,而这是一个四元函数的问题,最好能化归为关于一元函数的最值问题,因此只须得到关于 x1、x2、x3、x4 的三个方程,由题意可知15-x1 x4 =10,7-x2 x1 =10,6-x3 x2 =10,12-x4 x3 =10,由此可得 x4 = x1 -5,x2 = x1 -3,x3 = x1 -7,所以 y= |x1| |x2| |x3| |x4|= |x1| |x1-3| |x1 -5| |x1 -7

故 x1 =3,4,5时,y取最小值。

例4 由抛物线的定义可知,方程|x y 1|= 2(x2 y2)的曲线是以原点为焦点,直线 l:x y 1=0为准线的抛物线 C,故点集 M即为抛物线C的开口内及边界上的点组成的集合。而集合 N即为以(a,1)为中心,顶点在直线 y=1,x= a上的边长为 2的正方形 A BCD及内部。

其中 A(a 1,1),B(a,2),C(-1,1),D(a,0)

由图像可知,当点 A在抛物线的左侧或点B在抛物线的右侧时,M∩ N= 除

当 A(a 1,1)在抛物线上时,可解得 a=1- 6,

当 B(a,2)在抛物线上时,可解得 a=3 10,,

当 M∩ N≠ 除时,则实数 a的取值范围是[1- 6,3 10]

例5 把公共汽车线路拉成直线,则原题等价于以下问题:设 n条直线中 l1,l2,l3,?,ln中,任何两条直线相交于一点,任何三条直线不共点,且交点的个数不超过2016个,求直线的条数的最大值。

由于 n条直线两两相交的交点个数为C2n= 12 n(n-1)≤2016

解得:n≤64,即最多可开辟64条线路?每条线路至少应经过63个车站。

例6 第一类:使用6种不同的颜色染色方案

第一步:任意染正方体的一个面再染其对面的方法数为:C15 =5

第二步:其他四个面的染色方法数(圆排列问题)为:14 A44 =6

故使用6种不同的颜色染色方案有30种。

第二类:使用5种不同的颜色染色方案

第一步:在6种颜色中选择一种颜色染在正方体的一组相对面上其方法数为:C16 =6

第二步:在其他五种颜色中选择使用的四种,其方法数为:C45 =5

第三步:把选中的四种颜色染在其他四个面上(项链排列问题)其方法为:12 · 14 A44=3

故使用5种不同的颜色染色方案有90种。

第三类:使用4种不同的颜色染色方案

第一步:在6种颜色中选择两种颜色染在正方体的两组相对面上其方法数为:C26=15

第二步:在其他四种颜色中选择的两种并染在剩下的两个面上其方法数为:C24 =6

故使用4种不同的颜色染色方案有15×6=90(种)。

第四类:使用三种不同的颜色染色方案其方法数为:C36 =20

所以总的方法数为30 90 90 20=230(种)。

(本讲作者,吴文尧:中学高级教师,数学特级教师,毕业于浙江师范大学数学系,浙江师范大学研究生课程班结业。曾获市学科带头人、市教坛新秀、市专业技术拔尖人才等荣誉称号;连续两次获市优质课评比一等奖。中国数学学会会员,浙江省中学数学研究会会员。在省级及以上专业刊物上发表论文80余篇,共计近35万字。主编、参编教学参考书5本。)

打造瞭望世界的又一扇窗户

A foreign language is a weapon in the struggle of life 。—Karl Marx

多掌握一门语言,就多一扇瞭望世界的窗户。我们的学习、生活、工作离不开语言,我们的思考、交流也离不开语言。在当今世界日益全球化的时代,在中国已经成为WTO的一员之后,外语的重要作用日益显现。由于英语在世界事务中的重要地位,在我国中学开设的外语以英语为主。英语与汉语属于两个完全不同的语系,这给我们的学习带来了不少困难。但是,我们每个人都有与生俱来的语言学习能力,只要树立信心,方法得当,持之以恒,那么,掌握一门外语并不是一件难事。我们身边的众多英语高手就是鲜活的榜样。

同类推荐
  • 品读梁漱溟的人生智慧

    品读梁漱溟的人生智慧

    他是中国现代思想家、教育家、社会活动家,是现代新儒家早期的代表人物之一,还是一位国学大师。通过他,人们可以了解融西洋哲学、佛学与儒学为一体的学术,能找到成就自我与打造成功人生的大智慧,他就是梁漱溟。梁先生一生充满传奇色彩,风雨近百年,其入如历史,其言如溪潺。做人、处世、为学、修身等各个方面的心得,无不体现在梁漱溟先生的人生历程中。他的思想已化为智慧的光芒,指导我们与幸福接近,与成功携手。本书给读者提供了一个了解梁先生人生智慧的平台,站在这个平台上,人们会豁然开朗,看到无尽的希望,进而走向成功。
  • 礼仪全书2

    礼仪全书2

    在现代社会,礼仪可以有效地展现施礼者和受礼者的教养、风度与魅力,它体现着一个人对他人和社会的认知水平、尊重程度,是一个人的学识、修养和价值的外在表现。
  • 靠什么生存:一生必须有的16种谋略

    靠什么生存:一生必须有的16种谋略

    本书提供了客观面对,树起你的招牌,把握生命中的机会,拥有自己的信仰,把一切视作可能,必须有自己的强项等十六个生存谋略。
  • 每天一节口才课

    每天一节口才课

    美国成功学大师卡耐基曾经说过:“一个人的成功,15%是靠他的专业知识技能,85%是靠他的口才交际能力。”现实生活对此也有印证,会说话的人不仅在人际交往中找人喜欢,而且如鱼得水、事业有成。而那些不善表达、言词笨拙的人,就往往容易吃亏,甚至于栽跟头。在当今社会,如果你没有傲人的学历,缺乏充足的资金也无甚背景,那么,通过加强自身的口才训练,将成为你的成功催化剂。本书以丰富像是的案例,深入浅出的讲解,以及严丝合缝的逻辑,为大家提供在职场或生活中提高口才的种种技巧。从日常生活的沟通艺术到商业谈判的制胜诀窍,从为人处世的轻松幽默到职场生涯的攻心话术,一本书让你懂得如何才能把话说得恰到好处,从而平添魅力。
  • 感动青少年的100个感恩自然故事

    感动青少年的100个感恩自然故事

    这套感恩书系正是我们需要的心灵“慧眼”,它像一架显微镜,于平凡的生活小故事中让我们发现爱的真谛;它是一块点金石,让我们在普通生活的点滴中发现爱的璀璨光芒;它是一台心灵的热感仪,无论多么细微或深沉的爱和善良,它都可以敏锐地帮助我们感触到。阅读了它,我们就可以从批评中品享到关切;阅读了它,我们就可以从轻轻的埋怨中体味到温暖和幸福;阅读了它,我们就可以在霜雪中眺望到春天的阳光;阅读了它,我们就可以在风雨中意想到彩虹的华美。
热门推荐
  • 女帝傲视天下

    女帝傲视天下

    杀手榜排名第一的“女王”,一朝变女帝,国家内忧外患,她挑起重责,阴谋祸国的,杀而后快;对她动手的,砍手砍脚;给她脸色看的,直接打脸;至于敢娶她的,糟糕……身为女皇帝,到底是该嫁,还是该娶?【情节虚构,请勿模仿】
  • 冷酷面具下的温暖

    冷酷面具下的温暖

    当高冷女王碰上了冷酷王子,会擦出怎样的火花?原本高高在上的洛晓颜,成长路上虽然充满了不幸,但也收获了友谊;爱情和亲情。她和朋友们一路哭过,笑过;被背叛过,也曾经绝望过。但终于拨开迷雾,真相背后却是一个令人意想不到的结局。
  • 直播帝国

    直播帝国

    斗鱼小员工撞破上司奸情,被逼的家破人亡,重生到斗鱼出世前夕,一手创立了举世无双的斗牛直播平台。想来直播?男的请自便,女的得展示才艺!比如......想看直播?这里有草根主播,有LOL界泰斗,有职业队员,有明星,有世界名人,比如faker,小智,小苍,小漠,蛋糕,冯提莫,五五开,炫神,mini,饼干,超级小杰......。直播分类?游戏,户外,元气,影视,棋牌......
  • 火澜

    火澜

    当一个现代杀手之王穿越到这个世界。是隐匿,还是崛起。一场血雨腥风的传奇被她改写。一条无上的强者之路被她踏破。修斗气,炼元丹,收兽宠,化神器,大闹皇宫,炸毁学院,打死院长,秒杀狗男女,震惊大陆。无止尽的契约能力,上古神兽,千年魔兽,纷纷前来抱大腿,惊傻世人。她说:在我眼里没有好坏之分,只有强弱之分,只要你能打败我,这世间所有都是你的,打不败我,就从这世间永远消失。她狂,她傲,她的目标只有一个,就是凌驾这世间一切之上。三国皇帝,魔界妖王,冥界之主,仙界至尊。到底谁才是陪着她走到最后的那个?他说:上天入地,我会陪着你,你活着,有我,你死,也一定有我。本文一对一,男强女强,强强联手,不喜勿入。
  • 三塔主峰禅师语录

    三塔主峰禅师语录

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 冥界武神

    冥界武神

    从一个好学生,慢慢的堕落成一个小混混,但是和别人不同的是,他有着其他混混没有的东西——一颗相当善良的心但是因为他的这颗善良的心,然后才会发生了让他后悔莫及的一系列事情。
  • 傅青主女科歌括

    傅青主女科歌括

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 天意寒霜心若雪

    天意寒霜心若雪

    玄尊令、五兽石,掀起一片腥风血雨......魔族、鬼族、妖族、翼族、龙族,五族齐聚,修罗战场......灭世神刀,创世神剑,一刀灭世,一剑创世,生死轮回,天道命运,我本天意,主宰生死,掌控万界......
  • 九天落剑

    九天落剑

    天才?如果天才觉醒了废柴血脉是怎样的呢?受人排挤,一无是处,然而,天才却总是这样低调,但是真正的天才正在这种环境中觉醒着,一人,两剑,从一个无名小卒到一个呼风唤雨的强者,是多么艰辛的事情,但是,努力总能战胜一切。
  • 最强之妖孽

    最强之妖孽

    一个冷酷的学生,得到了一把绝世之魔剑!他会如何变成一个绝世妖孽?