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云骄病! �
再有就是茅塞顿开之美,凡是比较好的数学题目,往往都稍有些难度,当我们通过认真思考,突然找到它的答案,就会感受到一种豁然开朗的美。
还有它的一题多解之美,有时候一个看似很平常的题目,但是可以找出七八种解法,而且每一种解法都隐含着一个非常美妙的技巧。
再一个就是多题一解之美,数学可谓题海无边,但是只要注意归纳,就会发现,数学中的许多题目都是可以归类的,万变不离其宗。
还有小题大做之美,本来这个题目看似很小,但是就像一个金矿的入口一样,背后潜藏着一个巨大的金矿,你一旦把窗和门打开,在你面前就是一座宝藏。在教学中有些内容,按照教学大纲的要求,可能只讲一节课,但我可以就这个问题,展开讲一周,甚至讲好几周。因为这个题,引发了我的一些情怀、一些感慨,竟然能够把整个数学都覆盖得到。
我举一个小小的例子,这是过去数学课本上的一个题目,大家都觉得这种题目难度不大,而且也很基本。但就是这样一个题目,却潜藏着非常丰富的数学思想和数学方法,以至于让我讲了整整两周。
这是过去中学课本上的一个题8-2x2-x>1,因为这道题很基本,所以大家都会做。一般的做法就是,把x移到右边,因为这个不等式里边,最讨厌的就是那个根号,它是一个无理的东西,所以我为了处理这个根号,就把相关的闲杂人员全处理到右边去,把这个比较难对付的根号孤立起来。下面要采取的方法是去掉根号,但是如何去掉根号呢,得考虑这个不等式两边的非负性。于是就出现了这个不等式,一方面是,8-2x2≥0,保证这个根号下不是负数;另一方面是,x-1≥0,保证两边非负。在这个情况下,两边平方得到8-2x2>(x-1)2,这是得到的第一个不等式。第二个不等式,还是8-2x2≥0,因为根号下必须保证不能是负值,但是这个x-1,它当然可以是负的,所以第二种情况x-1<0,那么我们看到,只要是这两个不等式同时成立,原不等式肯定是成立的。于是原来不等式的解,就是这两个不等式组解集的并集。分别把这两个不等式解出来,然后一求并集,答案就出来了,这就是这个题的常规解法。
我想几乎所有的学生都会采用这种解法,而且解完之后都感觉到完成任务了。其实这个题中间潜藏着一些伟大的数学思想和数学方法,可是用第一种解法没法儿发现。如果学数学仅满足于这种解法,就会陷入一种套路式、教条式的模式,很难了解到数学的波澜壮阔。我现在构造两个函数,一个是y8-2x2,再一个是yx-1,那么大家看,刚才这个问题就变了,变成这两个函数,谁比谁大的问题。大家注意,第一个函数,它是椭圆的上半部分,第二个的图形呢,它是一条直线,那么这个问题就变成了这条直线和椭圆相交,然后只要看看那两个图像的交点,就把这个题很简单地解出来了。本来是一个解不等式的问题,但是构造两个函数之后,通过求解交点,就转化成一个等式的解法,这是数学中的一个巨大的变化。大千世界相等是短暂的,不等是永恒的,但是利用了这种函数思想,就能够抓住相等的那一刹那,解决永恒的不等的问题,它的智慧就在这儿。第二种方法简洁,解法正确率高,更重要的是,这第二种解法体现出数学的一个非常重要的思想,就是数形结合。
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第29节:数学有一种惊人之美(3)
如果这个题再做变化,比如说我要是把那个1,偷偷地换成一个a,那么你会发现,刚才提供的第一种解法,就无能为力了。因为那个a是啥呢?这个讨厌的a,它变化多端,每一次变化都给这个不等式的解法带来灭顶之灾,但是你要利用第二种解法,那么这个问题就好解决了。构造两个函数,一个是y8-2x2,再一个是yx+a,刚才讲过,y8-2x2,它其实就是椭圆的上半部分,yx+a是一组平行直线,它的斜率是1,随着a的变化,那条直线在不断地变化。
这个题在高考中,应该是一种比较有难度,而且也非常常见的题目,就是分类讨论。我们通过这个图形一看,就可以分成四段来讨论,一目了然。通过这个题,我们可以看到,方程是数学上非常核心的概念,可以在函数的观点下,和不等式统一起来,这就是函数在数学中的重要性。一方面,要解决的具体问题一旦归结为函数,就可以把一些局部的问题,拿到高瞻远瞩的全局上去解决,所以局部的问题就变得很简单;另外,能够把静态的问题,放到波澜壮阔的动态的过程中去研究,使问题变得简单,比如说那个解不等式的问题。
有了这样的一个背景,这个题可以随意变。通过观察图像,得出了a<;2时,它的解是什么;2≤a<2时,它的解是什么;2≤a<2 3时,它的解是什么;最后a≥2 3时,它的解集是空集。顺着这个题,我现在逆向思维,不让你解这个等式,而是已知这个不等式的解集为'2,2',求a的范围。那么大家再看刚才那个图,这个不等式的解集是'2,2',就是说在'2,2'这个区间,这条抛物线始终应该在这条直线的上方。从图上一看,答案不用动手就出来了,是a<2。如果这个题不是通过这样的一种方法来做的话,那就难上加难了。我再进行第二变,刚才不是解这个不等式吗,现在不解不等式了,换一个什么呢?已知这个方程8-2x2xa,说这个方程恒有解,求a的范围。这个题目和原来那个题相比,其实就是一个符号之差,原先是个大于号,我现在变成个等号,这两个题目的背景和解题的氛围,就发生了很大的变化。但当你考虑函数的背景时就会发现,这两个题目完全是同一种题目。还是看刚才那个图,这个方程恒有解,不就意味着那条直线和那个椭圆恒有交点吗?我们观察图像可知,当2≤a<2 3这个范围内时,直线和椭圆恒有交点,根本不用计算。但我可以告诉你,这个题是有一年高考的一个很难的题目。还有更精彩的,现在我不是说这个方程有解了,而是说这个方程有两个不同的解,求a的范围。这不同的解就意味着这条直线和这上半个椭圆,得有两个不同的交点,看看图就一目了然了。于是这个题目的答案又得到解决。我们还可以继续变,若是在'1;1'内有解呢,求a的范围,这个答案也很好找出来。
。HQDOOR。§虹§桥 虫 工 木 桥 书§吧§
第30节:数学有一种惊人之美(4)
再看一个题,还是各种复习材料上都会有的一个题目:
ymx2+43x+nx2+1
这个函数的最大值是7,最小值是1,求m,n。我经常给学生讲的一句话,叫〃上帝让谁死亡,必先让谁疯狂〃,这个现实生活中的道理,在数学上也有恰到好处的应用。大家看这个题,这个函数中有四个字母,一个x一个y,一个m一个n,那么我们现在要求m,n。我要做的就是怎么能把x和y消掉而后快。大家看,我先把x2干掉,怎么干掉呢?我得先让x2疯狂起来,于是把分母乘过来。乘过来以后,x唱主角了,把这个函数整理成一个关于x的二次方程,x高兴了,你看我多厉害,这个方程竟然是我的一个二次方程,岂不知大难临头了,然后怎么办?面对这个题目,我们采取什么措施呢?因为这是二次方程,它恒有解,所以判别式大于等于零。你看x没了,从这个判别式中,怎么再去寻找x2的踪影呢,找不着了吧?所以这个不等式现在就剩下m,n还有y,我们要求m,n,就得把y消掉,怎么消呢?上帝让y死亡,必先让y疯狂,所以重新打开整理,于是这个题变成了y的一个二次不等式,这个y高兴了,你看这是关于我的一个一元二次不等式,其实大祸已经来临了。你看y2-(m+n)y+mn-12≤0,这是关于y的不等式。注意题目,这个函数的最大值是7,最小值是1,这说明了y的最小值是1,最大值是7,那就说明,这个不等式的解是'1,7',就意味着这个二元一次方程的解,一个是1,一个是7,把1和7代入,y没了,把1代入得到m和 n的一个方程,把7代入又得到m和 n的一个方程,这两个方程一联立,m,n搞定了,这是一种做法;或者根据韦达定理,两根之和等于1,两根之积等于7,那么m和n的方程也就出来了,我们解了这个方程之后,便会把m,n求出来。
这一个小小的片段,就体现了函数这种工具在数学中的重要性。函数是数学上一个永恒的话题,所以每年的高考,对函数这个内容,老师是情有独钟,每年必考,而且考的分量也很重,因此在学习的过程中,一定要高度重视函数的问题。我们研究的问题,一旦转化为函数,那函数的重要性质,例如它的单调性,它的奇偶性,它的周期性,它的凹凸性,便有了用武之地;在数学上占有比较重的分量的数列,又是一类特殊的函数。我通过刚才这个例子想表达的是,在高中阶段,只要能学好函数,便把握住了数学里的一个非常灵魂的东西。
◇。HQDOOR。◇欢◇迎访◇问◇
第31节:高考考什么
高考考什么
高考其实是有一定周期的选拔性考试,出题内容有规律可循。
在高考命题专家的眼里,高考是有一定周期性的,经常会有一些轮回,其变化又与高等学校的专业课程的设置有关,所以高考不仅是选拔学生,同时还得有利于学生到了大学以后的学习。
从表面上看,高考命题有很大的随意性,但是,在高考专家眼里,高考命题有相当的确定性,看似扑朔迷离,其实规律蕴含其中。所以认真研究考试说明,认真研究近几年的高考题,就可以发现那种看似无形却有形,犹抱琵琶半遮面的高考规律,从而引领学生脱离题海,走向高效的高考复习之路。
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