數學研究物件一直以來主要集中在數量關係和空間形式兩個方面, 通俗的說, 數學就是“做”關於“數”與“形”兩者之間的事情。
基於數學這個本質的特點,
在小學時期, 雖然數學教育沒有對數形結合思想進行針對性的教學訓練, 但在很多數學內容裡都蘊含數形結合的思想。 如小學生最開始通過具體物品的數量變化, 來消化和理解加減乘除等基本運算。
進入初中之後, 教材才正式給出數形結合這一重要思想方法, 也是中考數學重要和熱門考點。 如要想掌握好函數相關知識內容, 就必須把函數的圖像和性質進行相結合, 才能真正理解函數這一重要知識內容;或是學習幾何內容, 需要把基本的幾何圖形關係轉化成數量關係, 把圖形語言轉化成具體的數學語言等。
特別是進入高中之後, 這些變化對學生的數學學習能力、數學素養等都提出了挑戰。 很多考生經常會說, 為什麼我做了那麼多題目, 還是考不出好成績?關鍵就是沒有認真去消化和理解數學思想方法, 解題沒有結合具體思想方法;或解題反思只是反思解題技巧, 卻對數學思想方法沒有進行反思總結等。
因此, 為了能更好幫助高考生應對高考數學, 為自己將來考上理想的學校打下一個堅實基礎, 今天我們就一起來講講數形結合思想。
那麼什麼是數形結合思想?
所謂數形結合思想, 就是根據數與形之間的對應關係, 通過數與形的相互轉化來解決具體數學問題的思想方法, 使複雜的數學問題通過數形結合變得簡單,
我們把數形結合思想進行細緻化, 可以從這兩個方面去理解:
1、數形結合思想中的“數”主要是指數和數量關係;
2、“形”主要是指圖形, 有點、線、面、體等。
高考數學, 數形結合思想方法, 典型例題分析1:
在平面直角坐標系xOy中, 設二次函數f(x)=x2+2x+b(x∈R)的圖像與兩坐標軸有三個交點,
(1) 求實數b的取值範圍;
(2) 求圓C的方程;
(3) 問圓C是否經過某定點(其座標與b無關)?請證明你的結論.
解:令x=0, 得抛物線與y軸交點是(0, b);
令f(x)=x2+2x+b=0, 由題意b≠0 且Δ>0, 解得b<1 且b≠0, 實數b的取值範圍是b∈(-∞, 0)∪(0,1).
(2) 解:設所求圓的一般方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0
令y=0得x2+Dx+F=0這與x2+2x+b=0 是同一個方程,
故D=2, F=b.
令x=0得y2+Ey+F=0,
此方程有一個根為b,
代入得出E=―b―1.
所以圓C 的方程為x2+y2+2x-(b+1)y+b=0.
(3) 證明:假設圓C過定點(x0, y0), (x0, y0不依賴於b),
將該點的座標代入圓C的方程,
並變形為x02+y02+2x0-y0+b(1-y0)=0 (*)
為使(*)式對所有滿足b<1(b≠0)的b都成立,
必須有1-y0=0,
結合(*)式得
x02+y02+2x0-y0=0,
解得x0=0, y0=1;或x0=-2, y0=1
經檢驗知, 點(0,1), (-2,0)均在圓C上,
因此圓C 過定點。
很多學生都知道數形結合思想, 但對如何運用數形結合思想去解決問題, 卻不是很清楚。 要想準確、高效運用數形結合思想去解決實際問題, 一定要理解數形結合思想本質上就是根據數與形之間的對應關係, 通過數與形的相互轉化來解決數學問題的思想。
具體來說, 運用數學結合思想解決實際問題, 需要掌握這兩個方面的解題策略:
1、學會用“以形助數”, 把抽象問題具體化;
2、“以數解形”, 把直觀圖形數量化, 使“形”更加精確。
數形結合思想作為一種重要的數學思想方法,不僅體現數學的本質,更是解決數學問題的一種策略和思想,或是一種重要的方法,因而在歷年全國高考數學中佔有非常重要的地位。
高考數學,數形結合思想方法,典型例題分析2:
設f(x)=-x3/3+x2/2+2ax.
(1) 若f(x)在(2/3,+∞)上存在單調遞增區間,求實數a的取值範圍;
(2) 當0<a<2時,f(x)在[1,4]上的最小值為-16/3,求f(x)在該區間上的最大值.
具體來說,要想在具體問題中抓住數形結合,可以從以下四個方面入手:
1、實數與數軸上點的對應;
2、函數與圖像的對應;
3、曲線與方程的對應;
4、以幾何元素及幾何條件為背景,通過坐標系來實現的對應,有複數、三角、空間點的座標等。
熟練運用數形結合思想,可以很直觀幫助我們去解決具體的數學問題,如在解決高考數學填空題、選擇題這些客觀題時候,數形結合思想就有直觀、簡單、快捷等特點。即使是面對高考數學解答題,最終的解題過程我們都需要借用具體、嚴密、推理的數學語言表達出來,而圖形只是輔助手段。
高考數學,數形結合思想方法,典型例題分析3:
已知f(x)是二次函數,不等式f(x)<0的解集是(0,5) ,且f(x)在區間[-1,4]上的最大值是12.
(1) 求f(x)的解析式;
(2) 是否存在自然數m使得方程f(x)+37/x=0在區間(m,m+1)內有且只有兩個不等的實數根?若存在,求出m值;若不存在,說明理由.
解:(1) ∵ f(x)是二次函數,且f(x)<0的解集是(0,5),
∴ 可設f(x)=ax(x-5)(a>0).
∴ f(x)在區間[-1,4]上的最大值是f(-1)=6a.
由已知,得6a=12,
∴ a=2,
∴ f(x)=2x(x-5)=2x2-10x(x∈R).
(2) 方程f(x)+37/x=0等價于方程2x3-10x2+37=0.
設h(x)=2x3-10x2+37,
則h′(x)=6x2-20x=2x(3x-10).
當x∈(0,10/3)時,
h′(x)<0,h(x)是減函數;
當x∈(10/3,+∞)時,
h′(x)>0,h(x)是增函數.
∵ h(3)=1>0,
h(10/3)=-1/27<0,h(4)=5>0,
∴ 方程h(x)=0在區間(3,10/3),(10/3,4)內分別有唯一實數根,而在區間(0,3),(4,+∞)內沒有實數根,所以存在唯一的自然數m=3,使得方程f(x)+37/x=0在區間(m,m+1)內有且只有兩個不同的實數根。
數學思想方法,對於很多人來說好像是虛無縹緲的存在。實際上,只要認真去對待每一道題目,不斷提煉解題方法和技巧,學會總結反思,結合習題訓練,慢慢就能感受和學會運用數學思想方法解決問題。
高考數學,數形結合思想方法,典型例題分析4:
已知函數f(x)=x2/2-alnx(a∈R).
(1) 若函數f(x)在x=2處的切線方程為y=x+b,求a,b的值;
(2) 若函數f(x)在(1,+∞)上為增函數,求a的取值範圍;
(3) 討論方程f(x)=0的解的個數,並說明理由.
使“形”更加精確。數形結合思想作為一種重要的數學思想方法,不僅體現數學的本質,更是解決數學問題的一種策略和思想,或是一種重要的方法,因而在歷年全國高考數學中佔有非常重要的地位。
高考數學,數形結合思想方法,典型例題分析2:
設f(x)=-x3/3+x2/2+2ax.
(1) 若f(x)在(2/3,+∞)上存在單調遞增區間,求實數a的取值範圍;
(2) 當0<a<2時,f(x)在[1,4]上的最小值為-16/3,求f(x)在該區間上的最大值.
具體來說,要想在具體問題中抓住數形結合,可以從以下四個方面入手:
1、實數與數軸上點的對應;
2、函數與圖像的對應;
3、曲線與方程的對應;
4、以幾何元素及幾何條件為背景,通過坐標系來實現的對應,有複數、三角、空間點的座標等。
熟練運用數形結合思想,可以很直觀幫助我們去解決具體的數學問題,如在解決高考數學填空題、選擇題這些客觀題時候,數形結合思想就有直觀、簡單、快捷等特點。即使是面對高考數學解答題,最終的解題過程我們都需要借用具體、嚴密、推理的數學語言表達出來,而圖形只是輔助手段。
高考數學,數形結合思想方法,典型例題分析3:
已知f(x)是二次函數,不等式f(x)<0的解集是(0,5) ,且f(x)在區間[-1,4]上的最大值是12.
(1) 求f(x)的解析式;
(2) 是否存在自然數m使得方程f(x)+37/x=0在區間(m,m+1)內有且只有兩個不等的實數根?若存在,求出m值;若不存在,說明理由.
解:(1) ∵ f(x)是二次函數,且f(x)<0的解集是(0,5),
∴ 可設f(x)=ax(x-5)(a>0).
∴ f(x)在區間[-1,4]上的最大值是f(-1)=6a.
由已知,得6a=12,
∴ a=2,
∴ f(x)=2x(x-5)=2x2-10x(x∈R).
(2) 方程f(x)+37/x=0等價于方程2x3-10x2+37=0.
設h(x)=2x3-10x2+37,
則h′(x)=6x2-20x=2x(3x-10).
當x∈(0,10/3)時,
h′(x)<0,h(x)是減函數;
當x∈(10/3,+∞)時,
h′(x)>0,h(x)是增函數.
∵ h(3)=1>0,
h(10/3)=-1/27<0,h(4)=5>0,
∴ 方程h(x)=0在區間(3,10/3),(10/3,4)內分別有唯一實數根,而在區間(0,3),(4,+∞)內沒有實數根,所以存在唯一的自然數m=3,使得方程f(x)+37/x=0在區間(m,m+1)內有且只有兩個不同的實數根。
數學思想方法,對於很多人來說好像是虛無縹緲的存在。實際上,只要認真去對待每一道題目,不斷提煉解題方法和技巧,學會總結反思,結合習題訓練,慢慢就能感受和學會運用數學思想方法解決問題。
高考數學,數形結合思想方法,典型例題分析4:
已知函數f(x)=x2/2-alnx(a∈R).
(1) 若函數f(x)在x=2處的切線方程為y=x+b,求a,b的值;
(2) 若函數f(x)在(1,+∞)上為增函數,求a的取值範圍;
(3) 討論方程f(x)=0的解的個數,並說明理由.