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文檔簡介
數形結合的思想方法
1著名數學家華羅庚先生曾說:“數缺形時少直觀,形少數時難入微,數形結合百般好,隔裂分家萬事休”.事實上,數與形是數學中兩個最古老而又最基本的對象,是數學大廈深處的兩塊基石.數形結合就是通過這兩者之間的對應和轉化來解決問題的.“數”與“形”在一定的條件下可以相互轉化.在一維空間,實數與數軸上的點建立了一一對應關系;在二維空間,實數對與坐標平面上的點建立了一一對應關系,進而使函數的解析式與函數的圖象,方程與曲線建立了一一對應關系;在三維空間,空間向量的引入又為用代數方法研究空間點線面關系提供了可能.這種用代數方法研究圖形性質,借助圖形性質研究數量關系的思想方法就是數形結合思想.2數形結合是一種重要的數學思想方法,它包含“以形助數”和“以數輔形”兩個方面,其應用大致可以分為兩種情形:一是借助形的直觀性來闡明數之間的聯系,即以形為手段,數為目的,如應用函數的圖象來直觀說明函數的性質;二是借助于數的精確性和規(guī)范嚴密性來闡明形的某些屬性,即以數為手段,形為目的,如應用曲線的方程來精確地闡明曲線的幾何性質.在運用數形結合思想分析和解決問題時,要注意三點:一要徹底明白一些概念和運算的幾何意義以及曲線的代數特征,對數學題目中的條件和結論既分析其幾何意義又分析其代數意義;二是恰當設參、合理用參,建立關系,由數思形,以形想數,做好數形轉化;三是正確確定參數的取值范圍.3-1.構造途徑(1)利用“兩點間的距離4-5完全免費,無需注冊,天天更新!點評:本題如果直接對原式進行變形,是有一定運算量的,效率也不高,但將式子轉化為這種點與點距離公式之后,它的幾何意義就凸現出來了,利用數形結合的方法,把代數問題轉化為幾何問題.7(2)利用“直線的斜率”例2
實系數方程f(x)=x2+ax+2b=0的一個根在(0,1)內,另一個根在(1,2)內,求的取值范圍.
解析:由根的分布,可寫出a、b所滿足的條件,并作出示意圖;另外,由的形式,可聯想斜率公式,利用解析幾何的辦法加以求解8解析:因方程x2+ax+2b=0的一個根在(0,1)內,另一個根在(1,2)內,故函數f(x)=x2+ax+2b的圖象與x軸的交點的橫坐標分別在區(qū)間(0,1)及(1,2)內,于是.,即點(a,b)所表示的平面區(qū)域為如圖的△ABC的內部,其中,A(-3,1)為直線a+2b+1=0與直線a+b+2=0的交點,B(-2,0)為直線a+b+2=0與直線b=0的交點,C(-1,0)為直線a+2b+1=0與直線b=0的交點.9由于表示連結點(a,b)和點D(1,2)的斜率,由圖易知,
點評:對于方程根的分布問題,常利用數形結合法,從對稱軸的方程、最值、開口方向、特殊點的函數值等方面進行考慮;對于求比例形式的問題,常??陕撓胫本€的斜率利用數形結合的方法進行求解.10(3)利用“點到直線的距離”解析:將函數表達式變形得的幾何意義表示半圓
x2+y2=1(0≤y≤1)上的點P到直線x-
y+2=0的距離.從而由圖易得的最小值為-1從而所求函數的最小值為2-.11(4)利用“函數圖象”12因為g(x)為偶函數且g(3)=0,故g(-3)=0,從而F(-3)=F(3)=0.作出滿足條件F(x)的示意圖如圖所示,由圖易知,F(x)<0的解集為(-∞,-3)∪(0,3).點評:為什么奇函數的圖象在原點兩側的單調性相同,這就是我們成竹在胸,“胸”中有圖:對奇函數的圖象特征爛熟于心;為什么在圖中標了三個特殊點:兩個非F(x)圖象中的點,一個F(x)圖象中的點即原點:這就是我們對奇函數性質了如指掌:13奇函數若在原點處有定義,則奇函數的圖象一定過原點.當我們作出了滿足全部條件的函數F(x)的圖象后,不等式F(x)<0的解集已經躍然圖上了.這就是圖形的直觀作用!借助于圖形,省卻了繁瑣的推理與計算,取而代之的是一幅賞心悅目的優(yōu)美圖案與簡潔明快的解答!14(5)利用“單位圓”證明:在平面直角坐標系中,點A(cos,sin
)與點B(cos
,sin
)是直線l:ax+by=c與單位圓x2+y2=1的兩個交點,如圖15又因單位圓的圓心到直線l的距離
由平面幾何知識知,
所以,命題得證.16(6)利用“正余弦定理”構圖17點評:本題中,根據數形結合思想,實現了由三角式向三角形邊角關系式的轉換,使運算大為簡捷.18分析原題中只須求出xy+2yz+3xz的整體值,無須求出想x,y,z的單個值,可聯想利用余弦定理構造三角形,利用三角形的面積及余弦定理直接求值.192021點評:視x、y、z為三條邊,進而將所求值xy+2yz+3xz轉化為三角形的面積,并聯用正弦定理、余弦定理及三角形的面積公式,實現快速解題.22(7)利用“平行線間的距離”2324點評:對形如等式ab+cd=k,可以視為點(a,c)在直線bx+dy=k上,或根據證題需要視為點(a,d)在直線bx+cy=k上.252.應用方面列舉(1)函數的圖象與性質例9
方程x3-4x2+4x-log2x=0的實根個數為___.分析:解方程求根是不切實際的,畫圖是一條重要的途徑.2627是函數圖象的極大值點,其函數圖象如圖所示.又在圖中作出函數y2=log2x的圖象,顯然兩圖象有2個不同交點,故原方程有2個不同的實根.28點評:這是一道典型的應用數形結合來解決問題的綜合型小題,將三次函數圖象模型與對數函數圖象糅合在一起,要求學生掌握三次函數的極值,極值點,最值,單調區(qū)間的求法及函數圖象的畫法,更要注意在同一坐標系中兩圖象的位置關系.29(2)三角函數的圖象與性質分析:有些學生不加分析地盲目利用同角三角函數間的關系與公式,進行運算與推理,往往造成較高的錯誤率,而如果借助三角函數圖象,以形助數,則不僅會正確得出答案,而且過程簡潔直觀.30(3)與解方程、解不等式有關的問題31分析:
(1)函數f(x)是區(qū)間[-1,1]上的增函數,這個條件怎樣使用?有兩條思路可走:一是利用函數單調性的定義,二是利用導數的性質.這里我們不妨用第二種方法.32333435三星學科,教師助手,學生幫手,家長朋友!37點評:
本題是一道較難的解不等式問題,但兩問的求解都借助了圖形的直觀,進而很簡捷地得到了問題的解答與結論.其中,第(1)問,用的是二次函數的圖象的對稱軸的位置與函數的單調區(qū)間的關系而得到的;第(2)問,先是利用了主元思想,視m2+tm-2中t為變量,m為常量,進而得出函數h(t)=mt+(m2-2),t∈[-1,1]的圖象為一條線段的直觀結論,后利用它寫出了m所滿足的條件組,并最終求得了m的取值范圍.
38(4)解析幾何中的有關問題分析:本題具有明顯的幾何意義,那數形結合法便是一個常規(guī)的方法了.3940畫出約束條件所表示的區(qū)域,如圖陰影部分所示.易知當動直線l過P點時,即l為l1時,z的取值最大.聯立m2+n2=20與m2=8n,解得P(4,2),此時z=10;當l為l2時,z的取值最小,聯立m2+n2=20及z=2m+n,消去m,并注意到△=0,可解得z=-10.于是z的取值范圍為[-10,10].41完全免費,無需注冊,天天更新!完全免費,無需注冊,天天更新!1、字體安裝與設置如果您對PPT模板中的字體風格不滿意,可進行批量替換,一次性更改各頁面字體。在“開始”選項卡中,點擊“替換”按鈕右側箭頭,選擇“替換字體”。(如下圖)在圖“替換”下拉列表中選擇要更改字體。(如下圖)在“替換為”下拉列表中選擇替換字體。
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