摘要:某些代数问题,采用代数方法运算繁琐,学生常常感到“烦”或无从下手,文章针对常见的几种代数问题进行求解,希望对读者有所启示。
关键词:代数问题、联想、几何背景。
在数学教学中注重“联想”,有助于学生领悟到数学的整体观念和获得解决问题的能力。特别某些代数问题,若能“联想”它的几何“背景”,往往可以使问题轻松获解。
著名数学家、数学教育家G·波利亚在《怎样解题》一书中说道:“不断地变换你的问题,……,我们必须一再地变换它,重新叙述它,变换它,直到最后成功地找到有用的东西为止。”这里所说的变换就是转化,也就是“联想”,把待解决或未解决的问题“联想”有关概念、公式,将之归结为一类已经解决或比较容易解决的问题,最终求得问题的解答。
大家都清楚,对一些基本概念、公式,基本知识与技能,基本题型的深刻理解与熟练掌握十分重要。因为,无论对问题如何进行变换,都需要以此为基础,所以,“联想”就尤为重要。下面举例说明代数问题,“联想”几何“背景”的应用。
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分析:本题若采用代数方法,则运算较繁琐,若能“联想”它的几何“背景”——两点间距离公式,不难发现,经过配方,可以把函数的右边看成是一个动点到两个定点的距离之和,再据此求函数的最小值。
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令A(4,2)、B(0,1)、P(x,0),则上述问题便转化为在X轴上求一点P(X,0),使得|PA|+|PB|最小。
作点A(4,2)关于X轴的对称点A′(4,-2),由图便可直观地得出,|PA|+|PB|的最小值即为|BA′|的长度,由两点间的距离公式可得:
分析:“联想”不等式左边的几何“背景”——两点间距离公式。
证明:设P(x,y)、O(0,0)、A(0,1)、B(1,0)、C(1,1)于是不等式左边表示为:
分析:可用函数求导法解决此问题,但比较麻烦。
“联想”它的几何“背景”——圆,可用圆的参数方程求函数的最小值及最大值,这样使问题顺利、快捷地得到解决。
而A为定点,P是圆+=1上的动点。因此,求函数f(θ)的最值问题就“联想”到它的几何“背景”——求直线PA的斜率的最值。
解:如图f(θ)可看成
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,A(2,1)两点连线的斜率,且P在圆+=1上运动,过定点A作圆的两条切线AP1,AP2,则AP1斜率最小,且最小值为0,AP2的斜率最大,下面求AP2的斜率,设AP2的斜率为k,则直线AP2的方程为:y-1=k(x-2)即kx-y-2k+1=0
解析几何是在坐标系的基础上,用代数的方法研究几何问题的一门数学学科,它把平面上的点与有序实数对之间建立起对应关系,使平面上某些曲线与某些方程之间建立对应关系,使平面图形的某些性质(形状、位置、大小)可以用相应的数、式表示出来,使平面上某些几何问题可以转化为相应的代数问题研究。反之,某些代数问题又可以转化为相应的几何问题研究。
总之,代数问题若能“联想”它的几何“背景”,利用图形的直观效果,巧妙地求解,使求解的过程异常简捷,从而体现了数形结合,数形统一,形与数达到完美的统一的目的。
参考文献:
[1]全日制普通高级中学教科书(必须)数学第二册(上)
[2]薛金星·中学第二教材——高二数学(上)北京教育出版社
[3]周益新·教材精析精练——高二数学(上)延边教育出版社