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數學思維與解題方法

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做任何事情都要講究方法。方法對頭,事半功倍;方法不當,事倍功半。解答數學問題,關鍵也在於掌握思考問題的方法,少走彎路,以儘快獲得滿意的答案。下面是小編整理的數學思維與解題方法,歡迎閱讀!

數學思維與解題方法

一、分析法與綜合法

分析法和綜合法是思維方向相反的兩種思考方法。在數學解題中,分析法是從數學題的待證結論或需求問題出發,一步一步地探索下去,最後達到題設的已知條件。綜合法則是從數學題的已知條件出發,經過逐步的邏輯推理,最後達到待證結論或需求問題。對於解答證明來說,分析法表現為執果索因,綜合法表現為由果導因,它們是尋求解題思路的兩種基本思考方法,應用十分廣泛。為便於讀者熟練地掌握這兩種方法,從而獲得希望成功的解題思路,現舉例說明如下。

例1.設a、b是兩個正實數,且a≠b,求證:a3+b3>a2b+ab2.

證明:(用分析法思路書寫)

要證 a3+b3>a2b+ab2成立,

只需證(a+b)(a2-ab+b2)>ab(a+b)成立,

即需證a2-ab+b2>ab成立。(∵a+b>0)

只需證a2-2ab+b2>0成立,

即需證(a-b)2>0成立。

而由已知條件可知,a≠b,有a-b≠0,所以(a-b)2>0顯然成立,由此命題得證。

(以下用綜合法思路書寫)

∵a≠b,∴a-b≠0,∴(a-b)2>0,即a2-2ab+b2>0

亦即a2-ab+b2>ab

由題設條件知,a+b>0,∴(a+b)(a2-ab+b2)>(a+b)ab

即a3+b3>a2b+ab2,由此命題得證。

從例1容易看出,分析法的特點是:從“未知”看“需知”,逐步靠攏“已知”,其逐步推理實際上是要尋找它的充分條件。綜合法的特點是:從“已知”看“可知”,逐步推向“未知”,其逐步推理實際上是要尋找它的必要條件。

從例1也不難發現,分析法和綜合法各有其優缺點:從尋求解題思路來看,分析法執果索因,常常根底漸近,有希望成功;綜合法由因導果,往往枝節橫生,不容易奏效。從表達過程而論,分析法敘述繁鎖,文辭冗長;綜合法形式簡潔,條理清晰。也就是說,分析法利於思考,綜合法宜於表達。因此,在實際解題時,常常把這兩種方法結合起來使用:先以分析法為主尋求解題思路;再用綜合法有條理地表達解題過程。請再看下面的例子。

思考方法:先從待證結論出發(用分析法),結論左邊是兩個算術根之和,稍作觀察便可發現,根號內的代數式都是完全平方式,所以要證明結論成立,只要證明│a-2│+│a-b│=4就可以了。於是,解題的關鍵在於確定a的取值範圍,以去掉絕對值符號。再從已知條件來想(用綜合法),已知a為實數,關於x的二次方程沒有實數根,則其根的判別式△<0,由此便可探明a的取值範圍,這樣,和上面的分析聯絡起來,原題便可解出。簡證如下:

證明:∵已知的關於x的二次方程無實根,

∴判別式△=(-2a)2-4·4·(2a-3)<0

整理,得a2-8a+12<0

於是,解得2<a<6

∴欲證的恆等式左邊=│a-2│+│a-6│

=(a-2)+(6-a)=4=右邊

∴命題得證

下面請讀者試著練習:

2、已知二次方程7x2-(k+13)x+k2-k-2=0的兩根分別在0~1和1~2內(不包括0,1,2這三個數),求k的範圍。

(提示:聯絡二次函式圖象的特徵,可有:當然x=0或2時,方程左邊大於0;當x=1時,方程左邊小於0)

二、變更問題法

解答數學題,實質上就是通過由因導果或執果索因,確立題中條件與問題或條件與結論邏輯上的必然聯絡,實現由已知向未知的轉化。一般說來,對於結構比較簡單的問題,通過適當地分析與綜合就能找到合理的解題途徑。但對於結構複雜、抽象多變的數學題,常常要從變更問題的角度,去探討解題的思考方法。

所謂變更問題,就是在直接求解原問題難以入手時,把原問題作適當的變更,造成一個或幾個比原問題來得簡單、難度較低、易於解答的新問題,以通過對新問題的考察,發現原問題的解題思路,最終達到解決原問題的目的。從某種意義上說,解答數學題的關鍵,就在於對原問題作一系列恰當的變更。

變更問題,既可以變更問題的條件,也可以變更問題的結論,還可以同時變更問題的條件和結論。但是,變更問題必須注意數學題的特點,使變更後得到的`新問題越熟悉越好(曾是解答過的問題),越簡單越好(便於解答),越特殊越好(變成特殊情形的問題),越直觀越好(抽象的問題直觀化)等等。

例1.不存在整數a,b,c滿足a2+b2-8c=6

思考方法:本題不大容易入手,如把式子a2+b2-8c=6變形為a2+b2=8c+6,則原題變更為:證明不存在整數a和b,使它們的平方和被8除餘6,顯然,變更後的問題便是我們利用整數性質易於證明的熟悉問題了,可對整數的四種形式:4n、4n+1,4n+2,4n+3(n為整數)逐一進行驗證,以說明這四種形式中的任意兩種形式的平方和都不能滿足“被8除餘6”。具體解題過程留給讀者,請用綜合法寫出來。

例2.m為何值時,關於x的二次方程2(m+1)x2-4mx+3(m-1)=0(1)至少有一正根?

思考方法:至少有一個正根的情況比較複雜,可以分解為三個簡單問題:一是有兩個正根;二是有一正根、一負根;三是有一正根和一根為0,故原題由此易解。此題亦可這樣來分析:方程(1)至少有一正根的反面,是有兩負根,這樣可先確定兩負根時m的取值範圍,而後解出原題。按後一種思路簡解如下,前一種方法請讀者完成。

解:∵方程(1)有實根且為二次方程,

∴△=(-4m)2-4×2×3(m2-1)≥0且m+1≠0,

假設方程(1)有兩個負根,則有

經解,上述不等式組無解,所以方程(1)不可能有兩負根(假設不成立)