思維訓練素材整理

2022-01-24 10:05:39 字數 3725 閱讀 9658

一直在想,我們該如何啟發學生的思維,受一篇帖子的啟發,偶發感想,對高中數學中暫時能想到的素材做以整理,以饗讀者。

a+、解方程中的由數到式,單項式到多項式

下面的表示式我們肯定經常見到,但是不大會引起我們的共鳴。

\[1^2-3\times1+2=0

\]\[2^2-3\times2+2=0

\]那麼你有沒有想過,如果我們用乙個未知數\(x\)同時替換上式中的\(1\)和\(2\),

就得到了乙個相同的式子,就是\(x^2-3x+2=0\),這就是一元二次方程。

這樣的一元二次方程一般都會求解,要麼用公式法,要麼分解為\((x-1)(x-2)=0\),

利用實數的性質,得到\(x=1\)或\(x=2\)。

問題是你有沒有思考過,這個替換過程中,已經體現了由數\(1(2)\)到未知數\(x\)的提公升,思維已經完成了由算術到代數的質的飛躍,也就是說,已經開始用字母代替數字思維了。也許這是個了不起的變化。

為什麼這麼說呢?我們可以這樣想,求解這個方程,\(x^4-3x^2+2=0\),我們其實可以這樣做,

令\(x^2=t\ge 0\),則原方程就會轉化為\(t^2-3t+2=0\),可以先解出\(t=1\)或\(t=2\),

然後再求解\(t=x^2=1\)或\(t=x^2=2\),從而解得\(x=\pm 1\)或\(x=\pm \sqrt\)。

其實,我們只是使用了代數變換,或者整體思想,就解決了我們看起來很困難的問題。這是乙個了不起的變化。

一旦我們的思維被打通,那麼我們能解決的問題,就絕不止這些了。

比如求解這樣的方程

\[(e^x)^2-3e^x+2=0

\]\[(log_2x)^2-3log_2x+2=0

\]\[(\sqrt[3])^2-3\sqrt[3]+2=0

\]\[(sin\theta)^2-3sin\theta+2=0

\]\[(cos\theta)^2-3cos\theta+2=0

\]只是分別做了這樣的整體代換\(t=e^x\),\(t=log_2x\),\(t=e^x\),\(t=\sqrt[3]\),\(t=sin\theta\),\(t=cos\theta\)而已。

甚或我們還可以完成有單項式到多項式的替換,這樣我們的思維層次就更高一些了,

比如求解$$(log_2x+1)^2-3(log_2x+1)+2=0$$ $$(sin\theta-1)^2-3(sin\theta-1)+2=0$$

也無非就是讓模型\(t^2-3t+2=0\)中的未知數變得更複雜,\(t=log_2x+1\)而已,

看到這裡,你能仿照著編寫乙個求方程的題目嗎?

這樣我們不就有了些許的學習成就感了嗎?

b、解不等式中的數到式,單項式到多項式

解這樣的不等式\(x^2-3x+2<0\),解集是\(\-3e^x+2<0\); \(e^x\longrightarrow x\)

\(log_2^2x-3log_2x+2<0\);\(log_2x\longrightarrow x\)

\((sinx+1)^2-3(sinx+1)+2<0\);\(sinx+1\longrightarrow x\)

\(x^4-3x^2+2<0\);\(x^2\longrightarrow x\)

再比如,當我們會解三角不等式 \(2sinx>1\),解集為\(\

那麼,\(2sin(3x+\cfrac)>1\),理解了上述的表達,

你就會寫出此不等式的解集為\(\\mid 2k\pi+\cfrac<3x+\cfrac<2k\pi+\cfrac\}\)

再整理為\(\-\cfrac;

c、演算法中的思維訓練

5、已知\(tan\alpha=\cfrac\),求\(sin^4\alpha-cos^4\alpha\)的值。

【法1】:方程組法,由\(\left\=\cfrac}\\\end\right.\),

解得\(sin^2\alpha=\cfrac\),\(cos^2\alpha=\cfrac\),

代入得到\(sin^4\alpha-cos^4\alpha=-\cfrac\);

【法2】:齊次式法,\(sin^4\alpha-cos^4\alpha=(sin^2\alpha-cos^2\alpha)(sin^2\alpha+cos^2\alpha)=sin^2\alpha-cos^2\alpha\)

\(=-cos2\alpha=-\cfrac=\cfrac=-\cfrac\);

【法3】:由\(\cfrac=\cfrac\),引入比例因子,可設\(sin\alpha=k\),\(cos\alpha=2k(k\neq 0)\),

由\(k^2+(2k)^2=1\),可得\(k^2=\cfrac\),故\(k^4=\cfrac\),

則\(sin^4\alpha-cos^4\alpha=k^4-(2k)^4=-15k^4=-\cfrac\);

8、三角函式中的齊次式

比如:\(\cfrac\xlongequal[分子分母是sin\theta,cos\theta的一次齊次式]\cfrac\) (\(a,b,c,d\)為常數);

小結:實現了二元\(sin\theta、cos\theta\)向一元\(tan\theta\)的轉化;

比如:\(\cfrac=\cfrac\xlongequal[分子分母是sin\theta,cos\theta的二次齊次式]\cfrac\)

小結:實現了二元\(sin\theta、cos\theta\)向一元\(tan\theta\)的轉化;

再比如:\(a\sin2\theta+b\cos2\theta=\cfrac=\cfrac\),

其餘留作思考:\(\sin2\theta\), \(\cos2\theta\),\(1+\sin2\theta\), \(2-\cos2\theta\),\(3\sin2\theta-2\cos2\theta\) 等等

c、從算術到代數的演變

理解數學的本質提高學生數學素養

d、注意數學知識的給出方式,

例說學習方法的改造和提公升

函式的單調性

e、用四則運算構造新函式

建構函式的角度

f、從簡原則,變數集中

變數集中思想的應用

五、向量的使用,新工具的作用的體會

六、引數方程中的引數,引數的幾何意義,變數集中,

七、線性規劃的引申,由數到形,如求\(\cfrac\)的取值範圍。

八、進退結合,

九、求解\(lnx=1-x\)的體會,數行不通,換形。代數方程到超越方程。

十、由\(a_=pa_n+q\)構造到\(a_=3a_n+8n+6\)的構造等等;

十一、用臨界位置打通數形聯絡

如\(x^2+y^2=1\),我們知道這是個圓,即圓上的所有點構成的點集;

那麼\(y=\sqrt\),應該是\(x\)軸上方的單位圓;

那麼碰到\(0\leq y\leq \sqrt\)呢?

先用等號替換不等號得到\(y=0\)或者\(y=\sqrt\),

其分別刻畫的是\(x\)軸和\(x\)軸上方的單位圓;

故\(0\leq y\leq \sqrt\)刻畫的應該是\(x\)軸上方的單位圓和單位圓的內部;

十二、歸納推理,模擬推理

數列的前\(n\)項和\(s_n\);數列的前\(n\)項積\(t_n\);

4 16思維訓練

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