1、數(shù)形結(jié)合思想
學(xué)習(xí)方法 | 05-16 15:54 11987次 15次
開篇之前,
我想問你一個問題:
如何用數(shù)學(xué)的方法表白?
文學(xué)家們用文字,音樂家們用旋律,至少這些還是我們可以理解的,周圍一堆數(shù)學(xué)高手,好奇那些看著乏味的數(shù)學(xué)家們會如何表白呢?
據(jù)說在1650年的斯德哥爾摩街頭,笛卡爾52歲時邂逅了18歲的瑞典公主克里斯汀,他成了公主的數(shù)學(xué)老師。
后來,笛卡爾被流放回法國,總共給公主寄出過13封情書,也就是在最后一封信中,只有短短的一個數(shù)學(xué)公式:r = a(1-sinθ)
你知道它是什么意思嗎?
而這位公主呢,她恰好是個低調(diào)的數(shù)學(xué)迷,她一眼就看破了其中真意,于是優(yōu)雅的在紙上,在直角坐標(biāo)系中將曲線畫了出來,于是一個心形圖案躍然紙上。
這封享譽(yù)世界的另類情書,至今,還保存在歐洲笛卡爾的紀(jì)念館里。浪不浪漫!有沒有一種數(shù)學(xué)家獨(dú)特的浪漫,是不是另一種不同的美!是不是對數(shù)形結(jié)合有了一個感性的認(rèn)識?
1、數(shù)形結(jié)合思想
具體講數(shù)形結(jié)合思,想就不得不再說道上文中的——“笛卡爾”,自從歐幾里德的《幾何原本》問世以來,人們一直把代數(shù)限定在研究數(shù)及其關(guān)系的范疇內(nèi),把幾何限定在研究位置和圖形的范疇內(nèi)。
代數(shù)和幾何截然分家持續(xù)了幾千年,猶如兩座高山被萬丈深淵分割,連接代數(shù)和幾何的橋梁將“數(shù)”和“形”緊密聯(lián)系在一起的科學(xué)就是笛卡兒創(chuàng)立的坐標(biāo)幾何學(xué),數(shù)形結(jié)合思想就此產(chǎn)生。
笛卡兒創(chuàng)立坐標(biāo)幾何學(xué)
數(shù)學(xué)思想方法可以說是數(shù)學(xué)的靈魂和精髓,而數(shù)形結(jié)合思想是數(shù)學(xué)解題當(dāng)中最常用、最重要的數(shù)學(xué)思想方法之一,也是初中學(xué)生必須嫻熟掌握的數(shù)學(xué)技能之一。
數(shù)與形是數(shù)學(xué)中兩個最古老、最基本的元素,是數(shù)學(xué)大廈深處的兩塊基石,所有的數(shù)學(xué)問題都是圍繞數(shù)和形的提煉、演變、發(fā)展而展開的:每一個幾何圖形中都蘊(yùn)藏著一定的數(shù)量關(guān)系,而數(shù)量關(guān)系又常??梢酝ㄟ^圖形的直觀性作出形象的描述。
因此,在解決數(shù)學(xué)問題時,常常根據(jù)數(shù)學(xué)問題的條件和結(jié)論之間的內(nèi)在聯(lián)系,將數(shù)的問題利用形來觀察,提示其幾何意義;而形的問題也常借助數(shù)去思考,分析其代數(shù)含義。
如此將數(shù)量關(guān)系和空間形式巧妙地結(jié)合起來,并充分利用這種“結(jié)合”,尋找解題思路,使問題得到解決的方法。
簡言之,就是把數(shù)學(xué)問題中的數(shù)量關(guān)系和空間形式相結(jié)合起來加以考察的處理數(shù)學(xué)問題的方法,稱之為數(shù)形結(jié)合的思想方法。
我國著名數(shù)學(xué)家華羅庚曾說:“數(shù)缺形時少直觀,形少數(shù)時難入微;數(shù)形結(jié)合百般好,隔離分家萬事休”。
數(shù)形結(jié)合就是把抽象的數(shù)學(xué)語言、數(shù)量關(guān)系與直觀的幾何圖形、位置關(guān)系結(jié)合起來, 通過"以形助數(shù)"或"以數(shù)解形"即通過抽象思維與形象思維的結(jié)合,可以使復(fù)雜問題簡單化,抽象問題具體化,從而起到優(yōu)化解題途徑的目的。
2、解決哪些問題
數(shù)形結(jié)合的思想方法是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的主線之一,應(yīng)用數(shù)形結(jié)合的思想解題,不僅直觀易于尋找解題途徑,而且能避免繁雜的計算和推理,簡化解題過程。具體可以解決以下問題:
解決函數(shù)、方程與不等式、三角函數(shù)、線性規(guī)劃、數(shù)列、解析幾何、立體幾何、絕對值、分?jǐn)?shù)應(yīng)用等問題。
在運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想分析和解決問題時,要注意三點:
1、要徹底明白一些基礎(chǔ)概念和運(yùn)算的幾何意義以及函數(shù)圖象的代數(shù)特征; 2、恰當(dāng)設(shè)未知數(shù)建立關(guān)系,由數(shù)思形,以形想數(shù),做好數(shù)形轉(zhuǎn)化; 3、正確確定未知數(shù)的取值范圍。
3、具體應(yīng)用方法
作為一種 數(shù)學(xué)思想方法,數(shù)形結(jié)合的應(yīng)用大致又可分為兩種情形:
一是借助于數(shù)的精確性來闡明形的某些屬性; 二是借助形的幾何直觀來闡明數(shù)間某種關(guān)系。
換句話說,數(shù)形結(jié)合包括三個方面:以數(shù)化形、以形變數(shù)、形數(shù)互變。
以數(shù)化形
由于“數(shù)”和“形”是一種對應(yīng),有些數(shù)量比較抽象,我們難以把握,因此我們可以把“數(shù)”的對應(yīng)“形”找出來,利用圖形來解決問題。
以形變數(shù)
雖然形有形象直觀的優(yōu)點,但在定量方面還必須借助代數(shù)的計算,充分利用圖形的性質(zhì)或幾何意義,把“形”正確表示成“數(shù)”的形式,進(jìn)行分析計算。
形數(shù)互變
在有些數(shù)學(xué)問題中不僅僅是簡單的“以數(shù)變形”或“以形變數(shù)”而是需要形數(shù)互相變換,不但要想到由形的直觀變?yōu)椤皵?shù)”的嚴(yán)密還要由“數(shù)”的嚴(yán)密聯(lián)系到"形"的直觀。
總之,數(shù)形結(jié)合是將抽象的數(shù)學(xué)語言與直觀圖形結(jié)合起來,不僅能直觀地發(fā)現(xiàn)解題的途徑,而且能避免復(fù)雜的計算與推理,大大簡化解題的過程。
4、中學(xué)考點分析
在初中數(shù)學(xué)中數(shù)形結(jié)合思想貫穿整個教材的始終,諸如:在學(xué)習(xí)二次函數(shù)、代數(shù)、三角形等問題中都運(yùn)用到了數(shù)與形狀的結(jié)合。
可以說數(shù)形結(jié)合的思想方法是解決初中數(shù)學(xué)問題乃至高中、大學(xué)、等等數(shù)學(xué)問題的一個通法,運(yùn)用一秒存乎一心。
在做題中,要重視“數(shù)形結(jié)合”的思維訓(xùn)練,只要與“形”沾得上一點邊,就應(yīng)該根據(jù)題意畫出草圖來分析一番。
這樣做,不但直觀,而且全面,整體性強(qiáng),容易找出切入點,對解題大有益處。
下面,青果教育研究院院長常性軍老師結(jié)合具體考點,針對“數(shù)形結(jié)合”思想的具體運(yùn)用,特別設(shè)計了這些經(jīng)典題型,與你分享。希望同學(xué)們可以認(rèn)真理解,做一道題,學(xué)會一類題,一步行,千里亦能行。
有理數(shù) 平面直角坐標(biāo)系 相交線與平行線 反比例函數(shù) 勾股定理 一次函數(shù)
總而言之,數(shù)形結(jié)合,是初中生不得不跨的坎,無它,因為數(shù)形結(jié)合在某種程度上來說是數(shù)學(xué)解題的捷徑和鑰匙,掌握了數(shù)形結(jié)合的思想,提高30分不是夢。
希望借此文讓大家能認(rèn)識到數(shù)形結(jié)合思想在中學(xué)數(shù)學(xué)解題中的重要性,對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)有所幫助!
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