最新(毕业)数学中的化归思想方法
高中数学解题中化归思想的运用
高中数学解题中化归思想的运用化归是高中数学解题中经常运用的一种方法,它指的是通过某种操作,将一个复杂的问题转化为一个更为简单的问题,以便于解决。
化归思想的应用广泛,下面我们来看看在高中数学解题中,化归思想是如何运用的。
一、化式化式即将一个式子,通过某种运算,转化为另外一个式子。
在高中数学中,经常会用到多项式式子化简、换元、配方法、公式代入等方法。
1、多项式式子化简多项式式子的化简,是将多项式式子中的一个或多个同类项进行合并,以达到简化的目的。
如:将多项式2x³+5x²-3x-7与4x³-2x²+x+5相加,可以化简成为6x³+3x²-2x-2。
2、换元高中学习中,经常会碰到求导题目,这时可以通过换元,将高阶函数转化为低阶函数,以便进行求导运算。
如:设y=e^x,求y’/y。
y’/y=e^x/e^x=1又如:将x²+1=t,代入y=ln(t)中,则y’=1/(x²+1) * 2x =2x/(x²+1)3、配方法配方法是指通过某种运算,将一个含有有理式的式子转化为分子含有多项式,分母含有完全平方的式子,进而简化解题。
如:将分式1/(x-2)(x+3)进行配方法:1/(x-2)(x+3)=(A/(x-2))+(B/(x+3)),化简得:令x=2,则得到A=-1/5;令x=-3,则得到B=1/5。
4、公式代入高中数学中,很多题目都有相应的公式,可以将公式代入到试题中,从而进行解题。
如:已知一条直线经过点P(2,3),斜率为2,求该直线在y轴上的截距。
直线的一般式为:Ax+By+C=0已知斜率为2,可得到:A=2,B=-1将点P代入一般式中,则可得到C=1将A=2,B=-1,C=1代入公式中,可得到y轴截距为1。
二、化形化形是将一个复杂的问题转化为一个更加简单的问题,通过分析问题、变换思路,重构问题的形式,从而使问题更容易得到解决。
初中数学思想方法篇——化归思想
新梦想教育中高考名校冲刺教育中心 【老师寄语:每天进步一点点,做最好的自己】解题思想之化归思想一、注解:“化归”就是转化和归结的简称。
所谓化归就是将所要解决的问题转化归结为另一个比较容易解决的问题或已经解决的问题。
具体说就是把“新知识”转化为“旧知识”,把“未知”转化为“已知”,把“复杂问题”转化为“简单问题”。
如将分式方程转化为整式方程,将高次方程转化为低次方程,将二元转化为一元,将四边形转化为三角形,将非对称图形转化为对称图形…..实现转化的方法通常有:换元法,待定系数法,配方法,整体代入法以及化动为静,由具体到抽象等方法。
二、实例运用:1.在实数中的运用【例1】今年2月份某市一天的最高气温11℃,最低气温-6℃,那么这一天的最高气温比最低气温高( )A -17℃B 17℃C 5℃D 11℃【例2】 计算:()()02324732+-++2. 在代数式的化简求值中的运用【例3】计算:111x x x ++-【例4】已知31x =-,求代数式11x x x x -⎛⎫+- ⎪⎝⎭的值。
3.在方程(组)中的运用【例5】用配方法解方程:x 2-4x+1=0【例6】解方程组:728x y x y +=⎧⎨-=⎩【例7】用换元法解方程:226212x x x x +-=+4.在确定函数解析式中的运用【例8】某闭合电路中,电源电压为定值,电流I(A)与电阻R(Ω)成反比例关系,如图为电流与电阻之间的函数图象,则电阻R 与电流I 的函数解析式为:( )A. 2I R =B. 3I R =C. 6I R =D. 6I R=-【例9】某商场的营业员小李销售某种商品,他的月收入与他的该月销售量成一次函数关系,如图所示,根据图象提供的信息解答下列问题:(1)求小李个人月收入y (元)与月销售量x (件)(x ≥0)之间的函数关系式。
(2)已知小李4月份的销售量为250件,求小李4月份的收入是多少元?【例10】已知二次函数y=ax 2+bx+c 过点O (0,0),A (1,3),B (-2,43)和C (-1,m )四个点。
数学教学过程中的化归思想
数学教学过程中的化归思想化归是数学教学中非常重要的思想之一,它在数学的各个领域都有广泛的应用。
化归思想可以通过将问题简化为更容易处理的形式,帮助学生解决复杂的数学问题,同时也能够帮助学生培养抽象思维能力和逻辑思维能力。
化归思想最早用于解决代数方程中的问题。
对于一个复杂的代数方程式,通过使用化归思想,可以将方程式转化为更简单的形式,从而更容易得到解。
例如,若要求解$x^2-3x+2=0$,我们可以使用化归思想,将其转化为 $(x-1)(x-2)=0$,从而得到$x=1$ 或 $x=2$ 两个解。
这个例子表明了化归思想在代数问题中的应用,使得我们可以通过简化问题来更容易地解决它。
化归思想也可以用于几何中的问题。
例如,考虑如何证明一个三角形是等边三角形。
我们可以通过化归思想,将等边三角形的性质转化为更容易证明的形式。
具体来说,我们可以首先证明等腰三角形的两边相等,然后证明等腰三角形的底边垂直于两条边,最后再证明等腰三角形的底边也相等。
通过这样的化归思想,我们将问题简化为单个的证明步骤,使得证明过程更加简单清晰。
化归思想还可以用于解决组合问题。
例如,我们可以使用化归思想来解决古典概型问题,如从一个有限的集合中随机地抽取若干个元素的问题。
我们可以将这个问题化归为计算每个元素是否被抽中的问题,然后计算每个元素被抽中的概率。
通过这样的化归思想,我们可以更清晰地解决组合问题,更好地理解古典概率问题的基本原理。
化归思想还可以在数论中得到广泛应用。
例如,我们可以使用化归思想来证明欧几里得算法的正确性。
欧几里得算法用于计算两个自然数的最大公约数。
通过使用化归思想,我们可以将证明主要分为两部分。
首先证明两个自然数的公约数也必定是两个数的最大公约数的公约数,从而最大公约数是一个有限集合中的一个元素。
然后我们验证最大公约数集合具有偏序关系和最大元素,从而得到两个自然数的最大公约数是唯一确定的。
总的来说化归思想是数学教学过程中非常重要、必不可少的思想,有利于学生更好地理解数学概念和方法,提高数学思维能力和解决问题的能力。
一、化归的思想方法.doc
一、化归的思想方法化归是解决数学问题常用的思想方法。
化归,是指将有待解决或未解决的问题,通过转化过程,归结为一类已经解决或较易解决的问题中去,以求得解决。
客观事物是不断发展变化的,事物之间的相互联系和转化,是现实世界的普遍规律。
数学中充满了矛盾,如已知和未知、复杂和简单、熟悉和陌生、困难和容易等,实现这些矛盾的转化,化未知为已知,化复杂为简单,化陌生为熟悉,化困难为容易,都是化归的思想实质。
任何数学问题的解决过程,都是一个未知向已知转化的过程,是一个等价转化的过程。
化归是基本而典型的数学思想。
在教学平面图形求积公式中,就以化归思想、转化思想等为理论武器,实现长方形、正方形、平行四边形、三角形、梯形和圆形的面积计算公式间的同化和顺应,从而构建和完善了学生的认知结构。
二、归纳的思想方法在研究一般性性问题之前,先研究几个简单的、个别的、特殊的情况,从而归纳出一般的规律和性质,这种从特殊到一般的思维方式称为归纳思想。
数学知识的发生过程就是归纳思想的应用过程。
在解决数学问题时运用归纳思想,既可认由此发现给定问题的解题规律,又能在实践的基础上发现新的客观规律,提出新的原理或命题。
因此,归纳是探索问题、发现数学定理或公式的重要思想方法,也是思维过程中的一次飞跃。
三、符号化的思想方法数学发展到今天,已成为一个符号化的世界。
符号就是数学存在的具体化身。
英国著名数学家罗素说过:“什么是数学?数学就是符号加逻辑。
”数学离不开符号,数学处处要用到符号。
怀特海曾说:“只要细细分析,即可发现符号化给数学理论的表述和论证带来的极大方便,甚至是必不可少的。
”数学符号除了用来表述外,它也有助于思维的发展。
如果说数学是思维的体操,那么,数学符号的组合谱成了“体操进行曲”。
现行小学数学教材十分注意符号化思想的渗透。
人教版教材从一年级就开始用“□”或“()”代替变量x,让学生在其中填数。
例如:1+2=□,6+()=8,7=□+□+□+□+□+□+□;再如:学校有7个球,又买来4个。
数学中的思想方法
数学中的思想方法数学是一门基础学科,它不仅是一种工具,更是一种思维方式和思想方法。
数学中的思想方法是指数学家们在解决数学问题时所采用的一种系统的、抽象的、逻辑的思维方式。
这些思想方法不仅可以帮助我们理解和解决数学问题,还可以应用于其他领域,如自然科学、社会科学、工程技术和金融经济等。
下面将介绍一些数学中常用的思想方法。
一、化归思想化归思想是指在解决一个复杂问题时,将其转化为一个或多个较为简单的问题,通过对这些简单问题的解决,最终解决原始问题。
化归思想的核心是将复杂问题转化为简单问题,通过逐步转化,使得问题变得更容易解决。
例如,在解多元一次方程组时,我们可以将其转化为解一元一次方程的问题;在求解多面体的体积时,我们可以将其转化为求解长方体的体积的问题。
二、数形结合思想数形结合思想是指在解决数学问题时,将数量关系和空间形式结合起来,通过图形和数值的相互转换,使得问题变得更容易解决。
数形结合思想的核心是将抽象的数量关系转化为具体的空间形式,通过图形和数值的结合,使得问题更加形象化和直观化。
例如,在解平面解析几何问题时,我们常常将点坐标转化为几何图形中的点;在解立体解析几何问题时,我们常常将空间结构转化为平面图形进行求解。
三、分类讨论思想分类讨论思想是指在解决数学问题时,将问题按照不同的分类标准划分成不同的类别,对每一类问题进行分别讨论和解决。
分类讨论思想的核心是将一个复杂的问题划分成多个较为简单的问题,通过对每一类问题的分别解决,最终解决原始问题。
例如,在解排列组合问题时,我们常常需要按照不同的分类标准对问题进行分类讨论;在解函数问题时,我们常常需要按照不同的分类标准对函数的性质进行分类讨论。
四、函数与方程思想函数与方程思想是指在解决数学问题时,将问题转化为函数或方程的形式,通过对函数或方程的分析和求解,最终解决原始问题。
函数与方程思想的核心是将问题转化为函数或方程的形式,通过对函数或方程的分析和求解,使得问题更加清晰和明确。
数学解题思想【数学解题中的化归思想】
数学解题思想【数学解题中的化归思想】一、化归的基本思想“化归”就是转化与归结的简称.化归方法是数学上解决问题的一般方法,其基本思想是:在解决问题数学问题时,常常将有待解决的问题P,通过某种转化手段,归结为另一个问题Q,而问题Q是一个相对比较容易解决或者已有明确解决方法的问题,且通过对问题Q的解决可以联想到问题P的解决.用框图可以直观表示如下:其中,问题P常被称作化归对象,问题Q常被称作化归目标或方向,其转化的手段也就被称作化归途径或者化归策略.二、化归的基本原则在处理数学问题的过程中,常将有待解决的陌生、不熟悉的问题通过转化,将它归结为一个或几个比较熟悉或者比较简单的问题来解决.这样就可以充分运用我们已有的知识、经验与方法来帮助我们处理和解决问题;将抽象的问题转化为具体直观的问题;将复杂的问题转化为简单的问题;将一般性的问题转化为直观的特殊的问题;将实际的问题转化为数学问题;将不同数学分支的知识相互转化,较多见于平面与空间、解析与三角、代数与几何,等等,从而使问题易于解决.三、化归的基本类型1.常量与变量的转化在处理多变元的数学问题时,可以选取原来是常量或参数看做“主元”,而把原来的变元看做“常量”,从而简化其运算的策略.例1.已知方程ax+2(2a-1)x+4a-7=0中,a为正整数,问a何值时,原方程至少有一个整数根.分析:若采用方程求根公式x=来讨论x的整数值,显然十分复杂.在原方程中,x是变元,a是参数,不妨把a与x的位置换一下,把a看做变元,x看做参数来处理.解:将原方程以a作变元,重新整理,得a(x+2)=2x+7①显然,当x=-2时,①式不成立.因此,有a=(x≠-2)②若要a为正整数,则须2x+7≥(x+2)解得-3≤x≤1(x∈Z,x≠-2),因此x只能在-3,-1,0,1中取值.分别代入②式中即知,仅当x=-3,x=-1和x=1时能使a 为正整数,此时分别有a=1和a=5,即当a为1或5时原方程至少有一个整数根.2.数与形之间的转化数与形是数学的两个主要研究对象,通过数与形的转化,可以利用数量关系的讨论来研究图形的性质,也可以利用几何图形直接地反映函数或方程中变量之间的关系.例2.求函数f(x)=的值域.分析:本题的难点在于根号难以处理,若使用单纯换元法难以奏效.结合直线的斜率的几何意义,可以构造半圆来处理根号.解:设y=,则f(x)==,于是所求y的值域就是求定点A(1,-2)与半圆y=即(x-2)+y=1(y≥0且x≠1)上的动点P(x,y)所确定的直线PA的斜率的范围.由图1知直线PA的A(1,-2)斜率为[1,+∞),即f(x)的值域为[1,+∞).图13.一般与特殊的转化若要处理的数学问题从正面不易找到着手点时,一般性难以解决的问题,可以考虑从特殊性的问题来解决;反过来,特殊性难以解决的问题,也可以考虑从一般性的问题来解决.例3.设f(n)=++。
高中数学解题中化归思想的运用
高中数学解题中化归思想的运用化归是高中数学中常用的一种解题思想,通常能够将乍一看十分复杂的数学问题化简为简单的形式,并有助于提高解题效率。
以下就是在高中数学解题中常用的化归思想。
1. 化简式子在高中数学中,经常会遇到一些复杂的式子需要进行化简。
这时,可以利用代数恒等式、特殊值、分子分母约分、公因式等方法进行化简,使得式子更加简单明了。
例如,对于下面的式子:$$\frac{3x^2+6x}{3}$$可以通过将分子分母都除以3来化简:2. 找出规律在高中数学中,很多数列题需要找出其中的规律以求得下一项或任意一项。
通常可以通过对前几项进行观察来找出规律,并据此求出剩余的项。
例如,对于下面的题目:已知数列$\{a_n\}$的前3项$a_1=1,a_2=3,a_3=7$,且$a_n-a_{n-1}-a_{n-2}=0$,求$a_{10}$。
3. 取特例在高中数学中,有时候我们需要回归到一些基本的数学概念,通过取特例来探究问题的本质。
例如,对于下面的问题:已知$a,b>0$,且$a+b=2$,求$ab$的最大值。
由于$a+b=2$,可以取$b=2-a$,则$ab=a(2-a)=-a^2+2a$。
此时,问题就变成了求$-a^2+2a$的最大值。
该函数在$a=1$处取得最大值1,从而得到$ab$的最大值为1。
4. 对称化在高中数学中,一些问题可以通过对称化的方法得到简洁的解决方式。
例如,对于下面的问题:已知正整数$x,y,z$满足$x+y+z=1$,求$x^2+y^2+z^2$的最小值。
由于$x+y+z=1$,可以令$a=\frac{x+y}{2},b=\frac{y+z}{2},c=\frac{z+x}{2}$,则$x=a+c-b,y=b+a-c,z=c+b-a$。
此时,$x^2+y^2+z^2$可以化成$a^2+b^2+c^2$的形式。
由于$x+y+z=1$,可以得到:$$2(a+b+c)=x+y+z+3(a+b+c)-3=2$$从而可得$a+b+c=1$。
数学教学过程中的化归思想
数学教学过程中的化归思想化归思想是数学教学过程中重要的思维方法之一。
它通过将复杂的数学问题转化为相对简单的形式,从而便于问题的解决。
化归思想广泛应用于数学的各个分支,如代数、几何、概率等。
在代数中,化归思想对于解决方程和不等式问题非常有效。
通过将方程或不等式进行变形、合并和整理,可以将问题化简为更加简单和易于处理的形式。
在解一元二次方程时,可以通过配方法将方程化为标准形式,再利用求根公式求解。
同样,在解不等式问题时,可以通过考虑不等式条件的变换和合并,将不等式化为求解一元一次不等式的问题。
在几何中,化归思想可以帮助学生理解和解决复杂的几何问题。
通过将问题进行几何变形和转化,可以将几何问题简化为已知的几何定理或性质的运用。
在解决三角形的面积问题时,可以通过拆分三角形为多个已知几何形状的组合,然后计算各个组合形状的面积,再将结果进行合并得出最终答案。
在概率中,化归思想有助于分析和计算复杂的概率问题。
通过将问题进行转化和化简,可以将复杂的概率问题转化为已知的概率模型或分布的计算。
在计算复杂事件的概率时,可以通过拆分事件为多个互斥或独立事件的组合,然后利用概率的加法规则和乘法规则计算各个事件的概率,最后将结果进行合并得到最终答案。
在数学教学中,老师可以通过举一些具体的例子,引导学生运用化归思想解决数学问题。
老师可以提供一些复杂的问题,并引导学生思考如何将问题进行转化和化简。
然后,老师可以给予一些提示和指导,帮助学生找到问题的关键和思路。
老师可以让学生自己尝试解决问题,并及时反馈和指导学生的解题过程。
化归思想的重要性在于它能够提高学生的数学思维能力和问题解决能力。
通过将问题进行转化和化简,学生可以更好地理解和把握数学问题的本质和性质。
化归思想也能够培养学生的逻辑思维和创新能力。
通过运用化归思想,学生可以在解决数学问题的过程中发现问题的规律和模式,从而提高问题解决的效率和准确性。
化归思想在数学教学中起着重要的作用。
数学思想方法化归思想
化归思想
(3)简单化原则 即把复杂的问题转 化为简单的问题。对解决问题者而言, 复杂的问题未必都不会解决,但解决 的过程可能比较复杂。因此,把复杂 的问题转化为简单的问题,寻求一些 技巧和捷径,也不失为一种上策。
化归思想
(4)直观化原则 即把抽象的问题 转化为具体的问题。数学的特点之一 便是它具有抽象性。有些抽象的问题, 直接分析解决难度较大,需要把它转 化为具体的问题,或者借助直观手段, 比较容易分析解决。因而,直观化是 中小学生经常应用的方法,也是重要 的原则之一。
化归思想在小学数学中应用
空 正方体的体积:转化为长方体求体 间 体积公式 积 图 圆柱的体积:转化为长方体求体积 形 圆锥的体积:转化为圆柱求体积 统 统计图和 运用不同的统计图表述各种数据 计 统计表 与 可能性 运用不同的方式表示可能性的大小 概 率
化归思想
解决问题中的化归思想 (1)化抽象问题为直观问题。 从数的认识到计算,直观操作帮 助理解算理算法;解决问题中画线段 图表等帮助理解数量关系,进行推理; 用图表进行推理; 函数图像直观地表示变量间的关系; 统计图表直观地表示数据。
化归思想
例:把256拆分成两个自然数的和,怎 么样拆分才能使拆分的两个自然数乘积 最大?257呢?
分析:通过对10以内的自然数拆分可知, 偶数拆分为两个相等的自然数时,积最大, 由此可以类比出周长相同的正方形面积 比长方形面积大.在周长相等的长方形中, 长和宽的差距越小,面积越大.
化归思想
(3)化一般问题为特殊问题。 例:某旅行团队翻越一座山。上午9时 上山,每小时行 3千米,到达山顶时, 休息1小时。下山时,每小时行4千米, 下午4时到达山底。全程共行了20千米。 上山和下山的路程各是多少千米?
高考数学化归与转化思想及方法讲解
高考数学化归与转化思想及方法讲解化归与转化的思想方法是中学数学中的重要思想方法之一,也是高考数学中重点考查的思想方法.化归与转化的思想就是将复杂或陌生、新颖的数学问题、数学信息和数学情景转化为简单或已知的数学知识和成熟的经验方法,从而解决问题的策略.化归与转化的思想,遵循以下五项基本原则: (1)化繁为简的原则. (2)化生为熟的的原则. (3)等价性原则. (4)正难反则易即逆向思维原则.当问题从正面解决困难时,可以转化为问题的逆否命题或考虑反证法.(5)形象具体化原则.将抽象的数学信息转化为可以观察,或者能够定性研究的具体问题.下面通过一些具体例子说明化归与转化思想中主要的一些方法.1.用构造法实现化归与转化例1 已知,3232,x y y x R y x --+>+∈且那么( )0y x .<+A 0y x .>+B 0 x y .<C 0 x y .>D分析:已知不等式两边都含有y x ,两个变量,而学生目前只学习一元函数,为此先把不等式化为yyxx 3232->---,使它的两边都只含有一个变量,于是可以构造辅助函数xxx f --=32)(,通过构造函数,把不等式问题化归为函数单调性问题.解:把原不等式化为y yxx3232->---,即)(3232y yxx ----->-.设.32)(xx x f --=因为函数xx--3,2均为R 上的增函数,所以xxx f --=32)(是R 上的增函数. 不等式)(3232y yxx----->-即)()(y f x f ->,0>+->∴y x y x 即,故选B .2.转换变量实现化归与转化例2设1log)2()(log 222+--+=t x t x y ,若t 在]2,2[-上变化时,y 恒取正值,求x 的取值范围.分析:本题中,如果把y 看作x 的函数,则该题就是一个有限制条件的定义域问题,解法较为复杂.由于t 在]2,2[-上变化,所以如果转换思维角度,把y 看作t 的函数,则y 就是关于t 的一次函数或常数函数.原命题的陈述方式变为:关于t 的函数y ,当自变量t 在]2,2[-上变化时,y 恒大于零,求字母x 的取值范围.从而有以下简捷解法. 解:设.1log2)(log)1(log)(2222+-+-==x x t x t f y 则)(x f 为一次函数或常数函数.当]2,2[-∈t 时,0)(>x f 恒成立,则⎩⎨⎧>>-,0)2(0)2(f f 即⎪⎩⎪⎨⎧>->+-01log3log 4log22222x x x ,解得1l o g 2-<x 或210,3log2<<∴>x x 或8>x ,所以x 的取值范围是).,8()21,0(+∞3.用换元法实现化归与转化例3已知,R a ∈求函数)cos )(sin (x a x a y --=最小值.分析:把函数)cos )(sin (x a x a y --=展开后,可以观察到该函数是关于x x x x cos sin cos sin +⋅与的三角函数式,因此可以把x x cos sin +看作一个量,把该函数式转化为一个二次函数在给定区间上的最值问题. 解:设xx t cos sin +=,则].2,2[),4sin(2-∈+=t x t π而),1(21]1)cos [(sin 21cos sin 22-=-+=⋅t x x x x所以x x x x a a t f y co s s i n )c o s (s i n )(2⋅++-==2121)1(212222-+-=-+-=a at t t at a ].2,2[,2121)(2122-∈-+-=t a a t(1)若22≤≤-a 时,当;2121)(,2m i n -==a t f a t (2)若2>a 时,)(t f 在]2,2[-上单调递减,;212)2()(2m in +-==a a f t f (3)若2-<a ,)(t f 在]2,2[-上单调递增,212)2()(2min ++=-=a af t f .4.用数形结合实现化归与转化例4 已知不等式22)12(x a x ⋅<-的解集中只有三个整数解,求实数a 的取值范围. 分析:如果本题从不等式的角度去考虑,将比较繁琐.如果画出函数22)(,)12()(ax x g x x f =-= 的大致图像(如图1所示),从图像上可以看到,要使不等式成立,必须 0>a ,而且满足22)12(x a x ⋅<-的图像在y 轴的右边,由此看到,解集中三个整数解分别为3,2,1,而4不再是不等式的解,从而由函数值的大小关系,解得实数a 的取值范围. 通过数形结合,把求不等式中字母a 的问题,化归为两个二次函数在几个关键值的大小问题. 解:在同一坐标系中画出22)(,)12()(ax x g x x f =-=(0>a )的大致图像图像,如图1所示.从图1中看到,要使不等式22)12(x a x ⋅<-的解集中只有三个整数解,那么这三个解只能是3,2,1.所以⎩⎨⎧≥<)4()4()3()3(g f g f 即⎪⎩⎪⎨⎧⋅≥⋅<22224735a a 解得.1649925≤<a 这就是实数a 的取值范围. 5.用分离变量法实现化归与转化例5 若不等式012≥++ax x 对一切]21,0(∈x 成立,则a 的最小值为 .分析:要求a 的最小值,需要求出a 的取值范围.若通过讨论一元二次不等式在给定区间上恒成立,可能较繁琐.若把字母a 单独分离出来,放于不等式的一边,则另一边是关于x 的函数关系式.通过求函数式的值域或范围,可以求得字母a 的取值范围.解:因为]21,0(∈x ,所以可以把不等式012≥++ax x 化为:)1(x x a +-≥.设x x x f 1)(+=, ]21,0(∈x .因为xx x f 1)(+=在]21,0(∈x 时单调递减,所以25)1( ,25)(-≤+-≥x x x f .要使不等式)1(xx a +-≥对一切]21,0(∈x 成立,则25-≥a ,所以a 的最小值为25-.6.用特殊化法实现化归与转化例6 已知|,0,3||,1|=⋅==OB OA OB OA 点C 在ABC ∠内,且30=∠AOC .设),(R n m OB n OA m OC ∈+=,则=nm ( )31 .A 3 .B 33.C 3 .D图1解析:本题若按通常解法,需要根据向量所给出的平面几何关系,把OB n OA m OC +=两边平方后,得到n m ,关系式,从中求出nm ,比较繁琐.现在如果把n m ,特殊化,如取1=m 则OB AC //.由AC OA AOC OA ⊥=∠=,30,1|| 得33||=AC ,所以31=n ,则3=nm ,由此判断选择支D C A ,,错误,故B 正确.7.用导数实现化归与转化例7 已知函数22()ln (0)f x x a x x x=++>, (I )令1a =,求函数()f x 在2x =处的切线方程;(Ⅱ)若()f x 在[1,)+∞上单调递增,求a 的取值范围.分析:本题是一个非基本初等函数在某点处切线和单调性的问题.在(I )中,把1a =代入函数的解析式后,再求函数的导数,得()f x 在2x =处的切线斜率,最后写出方程.在(Ⅱ)中,先求函数22()ln (0)f x x a x x x=++>的导函数)(x f ',再令0)(≥'x f 在[1,)+∞上恒成立,求得a 的取值范围. 通过导数的几何意义,把非基本初等函数的切线和单调性问题,化归为求导函数值和不等式恒成立问题,这是导数的重要贡献之一. 解:(I )由2222()ln ,'()2af x x a x f x x x x x=++=-+得切线的斜率k '(2)4f ==切点坐标(2,5+ln 2), 所求切线方程为(5ln 2)4(2)y x -+=-,即02ln 34=+--y x(Ⅱ)若函数为[1,)+∞上单调增函数,则()0f x ≥在[1,)+∞上恒成立,即不等式2220ax x x-+≥在[1,)+∞上恒成立 也即222a x x ≥-在[1,)+∞上恒成立.令22()2,x x xϕ=-上述问题等价于m ax (),a x ϕ≥而22()2x x xϕ=-为在[1.)+∞上的减函数, 则max ()(1)0,x ϕϕ==于是0a ≥为所求.8.用定义、公式、定理、图形和已知结论等实现化归与转化例8已知数列{}n a 的前n 项和322+=n S n ,求数列{}n a 的通项n a .分析:数列{}n a 的前n 项和已知,根据前n 项和定义n n a a a S +++= 21得,当2≥n 时,1--=n n n S S a ,把数列{}n a 的前n 项和问题转化为数列的通项问题. 这是最常见和应用最广泛的解题方法,它蕴含着最直接的化归与转化的思想.解:因为322+=n S n ,所以当2≥n 时, 1--=n n n S S a 243)1(23222-=---+=n n n , 又当1=n 时,53211=+==S a ,所以⎩⎨⎧=≥-=1,52,24n n n a n .9.利用命题的否定或反证法实现化归与转化例9 已知下列三个方程: 03442=+-+a ax x , 0)1(22=+-+a x a x ,0222=-+a ax x 至少有一个方程有实数根,求实数a 的取值范围.分析:若从题设入手,三个方程至少有一个有实数根,则需要分为三类,即有一个方程有实根,有两个方程有实根, 有三个方程有实根.而且前两类中又各有三种情况,比较复杂.因此考虑该问题的相反情况即:三个方程都没有实根.求得a 的范围后,再在R 上求补集.该转化较好的体现了正难反则易的思想.解:假设三个方程均无实根,则有⎪⎩⎪⎨⎧<--<-<+--)()()(30)2(4)2(2 041)-(a 1 0)34(4)4(2222a a a a a ,解(1)得:,2123<<-a 解(2)得:,311>-<a a 或解(3)得:.02<<-a 所以三个方程均无实数解时.123-<<-a 因此三个方程至少有一个实数解时a 的取值范围是123-≥-≤a a 或.10.利用归纳类比实现化归与转化例10 在球面上有四个点C B A P 、、、,如果PC PB PA 、、两两互相垂直,如图2所示,且,a PC PB PA ===那么这个球面的面积是( )223.a A π 223 .a B π 23 .a C π 2433.a D π解析:本题若只从题设条件入手,不易确定PC PB PA 、、与球心及球的半径的关系,因此不易找到等量关系进行计算.若类比我们熟悉的球与多面体的组合体,则可以联想到球的内接正方体. PC PB PA 、、看作正方体顶点P 处的三条棱(如图3),正方体的体对角线PD 就是球的直径. 通过类比, 确定了球心及半径与已知条件的关系,把问题转化为球的内接正方体P C B AD图3P ABC图2问题.所以球的半径a r 23=,球的表面积2234a rS ππ==.故选C .化归与转化的思想贯穿于解题行为的始终,化归与转化的方法精彩纷呈,不胜枚举.让我们深刻理解化归与转化的精髓,把握化归与转化的方法,进一步提高分析问题和解决问题的能力.。
数学教学过程中的化归思想
数学教学过程中的化归思想化归思想是数学教学过程中的一个重要思维方法,通过将复杂的问题转化为简单的问题,从而解决复杂问题的方法。
化归思想在数学教学中有着广泛的应用,包括代数、几何、概率等方面。
在代数中,化归思想常常用于解决方程问题。
对于一些复杂的方程,可以通过化归思想将其转化为简单的方程,从而求解。
对于二次方程ax^2+bx+c=0,当其不能直接分解时,可以通过配方法化归为(ax-p)(x-q)=0的形式,进而求出方程的解。
在几何中,化归思想可以用来证明几何定理。
通过将复杂的几何问题转化为简单的几何问题,可以更容易地证明定理。
证明柱面的直母线与其准线垂直,可以先将柱体固定在立方体的一侧,再利用正方体的特性证明直母线与准线垂直。
在概率中,化归思想可以用来计算复杂事件的概率。
对于一些复杂的事件,可以将其化归为简单的事件,从而计算概率。
计算从一副扑克牌中抽出5张牌都是红心的概率,可以将其化归为计算第一张牌是红心、第二张牌是红心、第三张牌是红心、第四张牌是红心、第五张牌是红心的概率,再将这些概率相乘。
化归思想在数学教学中的应用不仅可以提高学生的解题能力,还可以培养学生的逻辑思维和分析问题的能力。
化归思想在数学教学中的运用需要注意以下几点:第一,要善于观察和发现问题的内在结构。
通过观察问题的特点,将问题化归为简单的子问题,从而解决复杂问题。
第二,要善于运用数学方法。
化归思想需要学生具备扎实的数学知识基础,只有熟练掌握数学方法,才能将问题化归为简单的形式。
第四,要注重实际问题的应用。
化归思想在解决实际问题时特别重要,通过将实际问题化归为数学问题,可以更好地理解和解决问题。
在数学教学中,教师可以通过举一反三的方式,引导学生运用化归思想解决问题,培养学生的数学思维能力。
通过多样化的例题和习题,让学生在实践中掌握化归思想的运用。
高中数学中转化与化归思想方法
高中数学中转化与化归思想方法转化与化归思想是高中数学中非常重要的解题方法之一、它通过转化和化归问题的方式,将原问题转化为已知问题或相对简单的问题,从而更方便地解决问题。
接下来,我们将详细介绍转化与化归思想的基本原理、步骤和一些常见应用。
转化与化归思想的基本原理可以总结为两点:一是利用数学中的等价关系,将问题中的未知量或条件转化为已知量或更简单的条件;二是通过变量代换、形式转化等方式,改变问题的表达方式或结构,使其更适合我们已知的解题方法。
在具体解题过程中,我们可以按照以下步骤进行:1.通读题目,理解问题的要求和条件。
这一步非常重要,要确保我们对问题的内容和目标有清晰的理解。
2.找到问题中的关键信息和未知量。
这些信息和未知量通常会包含在问题的描述、条件或要求中,我们需要将其抽象出来并进行变量表示。
3.分析问题的性质和特点。
我们需要考虑问题的数学特征、结构和求解方法,以便选择合适的转化和化归方法。
4.进行变量代换或形式转化。
基于问题的性质和特点,我们可以选择合适的变量代换或形式转化方式,将问题转化为已知问题或者更简单的问题。
常用的方法包括平移到原点、找到对称性、消元法等。
5.解决转化后的问题。
一旦将问题转化为已知问题或相对简单的问题,我们可以利用已有的数学知识和解题方法来解决问题。
6.反向思考,回归原问题。
解决了转化后的问题后,我们需要反向思考,将解答归还给原问题,确保解答符合原有的要求和条件。
转化与化归思想在高中数学中的应用非常广泛。
1.几何问题。
几何问题中涉及的角、线段、面积等都可以进行变量代换和形式转化,从而简化计算和求解。
2.代数问题。
代数问题中的方程、不等式、函数等可以通过变量代换和形式转化来简化计算和解决问题。
3.概率问题。
概率问题中涉及到的事件、概率等可以通过变量代换和形式转化来简化计算和求解。
4.数列问题。
数列问题中的数列、通项公式等可以通过变量代换和形式转化来简化计算和求解。
总之,转化与化归思想在高中数学中是一种非常重要的解题方法。
中学数学的思想方法——化归
1、化未知问题为已知问题
解:过D作DE∥AC交BC的延长线于点E, 则得AD=CE,AC=DE,所以BE=BC+CE=8。 ∵AC⊥BD ∴BD⊥DE 又∵AB=CD ∴AC=BD ∴BD=DE 在Rt△BDE中, BD 2 DE 2 BE 2 ∴BD=
=
2 BE 2
4 2
即AC=
4 2
2、化新问题为旧问题
数学思想与方法——化归
蠡县电大
白鹤鹏
数学是一门演绎推理的学科。它的 任一分支在其内容展开过程中,都有形 或无形地存在着如下的结论链:
原始概论
⇒
结论A
⇒
结论B
⇒
结论C
⇒
……
一、化归思想的涵义和作用
化归思想,又称转换思想或转化思 想,是一种把待解决或未解决的问题, 通过某种转化过程归结到一类已经能解 决或比较容易解决的问题中去,最终求 得问题解答的数学思想。 化归法和数形结合方法是转化思想 在数学方法论上的体现,是数学中普遍 适用的重要方法。
5、化代数问题为几何问题(即数形转化思想)
例:已知直线 y1 2 x 4 与 x轴、y轴的交点 分别是B、A,直线
y2 1 x3 2
与x轴、y轴
的交点分别是D、C。 求四边形ABCD的面积.
5、化代数问题为几何问题(即数形转化思想)
解:在直线 y1 2 x 4 中, y1 4 , 当x=0时, 所以A点坐标为(0,4), 当 y1 0 时,x=-2, 所以B点的坐标为(-2,0); 1 y x 3 中, 在直线 2 y 2 3 当x=0时, 所以C点坐标为(0,-3)). 函数图象如图: 1 1 S S S BD AO BD CO ∴ 2 2
化归思想与方法
2化归的基本思想数学家G伯利亚在《怎样解题》中说过:数学解题是命题的连续交换。
可见,解题的过程是通过对问题的转化才完成的。
化归思想方法是数学中较为一般和基本的数学思想方法。
化归思想方法简称“化归”即转化归结的意思。
它是把数学中有待解决或难解决的问题(问题A),通过某种转化或手段,归结到某个(或某些)已经解决或者比较容易解决的问题(问题B).且通过B的解决.能够得到原问题A 的解决.用框图(图3)可直观的表示为:从图中就可以看出,化归思想方法包含着三个基本要素:化归对象;化归目标;化归策略。
化归对象是对什么问题进行化归(原问题A),它是以往没有解决过的问题,具有繁难、生疏、抽象的特点,没有现成的公式、定理或解决方案;化归目标是要化归到何处(问题B),它就是“已经解决过的问题”或转化到“有现成解决方案的问题”;要把化归对象转化到化归目标上来,中间需要一定的数学方法和手段,这个实现转化的方法和手段,就是化归策略。
例如:解方程5x-4=2x+11化归对象:5x-4=2x+11 x=? 化归目标是把一个复杂的方程化归为一个更为简单的方程3x=15 x=5 化归的策略就是运用了移项的方法。
3寻找化归方向的指导思想化归思想是数学解题的基本思想,解决问题实际上就是把问题通过转化归结为可以解决的问题。
为了更好的寻找化归的方向,下面介绍寻找化归方向常用的几种指导思想。
3.1、简单化思想简单化是指将原问题中比较复杂的形式、关系结构,将其化归为比较简单的形式、关系结构。
这里所说的简单不仅包括问题结构形式简单,还包括问题处理方式、方法上的简单。
有些复杂的数学问题直接用常规的解法,解题的过程繁琐,通过对问题的深入观察和研究,将其化归为简单的问题。
复杂问题简单化是数学解题中运用最普遍的思考方法,例、 分析:这个式子直接看无从下手。
但是利用整体替换的方法,可解:∴2x ∴2x =2+x即2x -x -2=01x =23.2、和谐化思想和谐化思想就是当我们面临每一道数学题时,都要设法对问题的条件或结论进行变形,使其数或行的表现形式更加适当和均称各量之间配合得更加和谐,使其推演有利于运用某种数学方法或其方法符合人们的思维规律,以便和谐地利用已有的知识,经验或解题模式,顺利地解出原题 例、已知 5sin β=sin(2α+β).求证tan 3tan 2αβα(+)= 分析:从角的关系入手,首先考虑结论中的两个角是αβ+、α而已知条件中的两个角可以用αβ+、α来表示,然后再利用和差和正余弦公式即可证明:∵5sin β=sin(2α+β)∴5sin[(α+β)-α]=sin[(αβ+)+α]∴5sin(α+β)cos α-5cos (αβ+)sin α= sin(αβ+)cos α+ cos (αβ+)sin α即 4sin(αβ+)cos α= cos (αβ+)sin α ∴ tan 3tan 2αβα(+)= 3.3、具体化思想具体化思想就是将抽象的问题向较具体的问题转化,以使其中的数量关系更易把握,例如我们可以将抽象的式用具体的形来表示,将抽象的语言描述用具体的形或式来表示,以使问题中的各种概念以及概念之间的相互关系具体明确例、四个不同颜色的小球,放入编号为1、2、3、4的四个盒子中,则恰好有一个空盒的放法共有几种。
数学教学过程中的化归思想
数学教学过程中的化归思想一、化归思想的概念化归思想是指将一个问题或者概念,通过变换或者转化的方式,化归为已知或者熟悉的问题或概念。
在数学教学中,化归思想是指将一个较为复杂或者难以理解的数学问题,通过变换或者转化的方式,转化为较为简单或者已知的数学问题,从而更容易解决和理解。
化归思想是数学思维的一种重要方式,它能够培养学生的逻辑思维能力和问题解决能力,对于学生的数学学习和思维能力的培养有着重要的意义。
二、化归思想在数学教学中的作用1. 提高问题解决能力数学本质上是一门解决问题的学科,而化归思想能够帮助学生将一个复杂的数学问题转化为一个简单的已知问题,从而更容易解决。
在实际问题中,经常会遇到复杂难解的数学问题,这时候如果能够灵活地运用化归思想,就能够更快地解决问题,提高学生的问题解决能力。
2. 培养抽象思维能力在化归过程中,学生需要通过逻辑推理和变换得出新的结论,这就要求学生有较强的逻辑思维能力。
化归思想能够培养学生的逻辑思维能力,让他们在日常生活和学习中都能够灵活运用逻辑思维进行分析和推理,提高解决问题的能力。
三、如何在数学教学中加以运用1. 融入教学内容在教学中,教师可以通过设计一些具体的例题或者问题,要求学生用化归思想解决。
可以设计一些需要运用化归思想才能解决的代数方程或者几何问题,让学生在解决问题的过程中,理解和掌握化归思想的运用。
2. 引导学生思考在教学中,教师可以引导学生就某个问题或者概念进行思考,要求学生通过化归思想将其化归为已知或者熟悉的问题或概念,从而更容易理解和解决。
在引导学生思考的过程中,教师还可以通过分析和讨论学生的思路,指导学生正确运用化归思想。
3. 拓展应用除了在数学教学中加以运用之外,化归思想还可以在其他学科和实际生活中加以运用。
教师可以通过设计一些跨学科的问题或者实际生活中的问题,要求学生通过化归思想解决。
这样不仅能够培养学生的数学思维能力,还能够培养学生的跨学科思维能力和解决实际问题的能力。
转化与化归的数学思想
转化与化归的数学思想一、转化与化归思想的含义化归指的是转化与归结.简单的化归思想就是把不熟悉的问题转化成熟悉问题的数学思想.即把数学中待解决或未解决的问题,通过观察、分析、联想、类比等思维过程,选择恰当的方法进行变换、转化,归结到某个或某些已经解决或比较容易解决的问题上,最终解决原问题的这种解决问题的思想,称为化归思想.化归思想是解决数学问题的基本思想,解题的过程实际上就是转化的过程.数学中的转化比比皆是,比如将未知向已知转化;复杂问题向简单问题转化;命题间的转化;数与形的转化;空间向平面的转化;高次向低次的转化;多元向少元的转化;无限向有限的转化等都是化归思想的体现.化归思维模式:问题→新问题→解决新问题→解决原问题.化归与转化应遵循的基本原则:(1)熟悉化原则:将陌生的问题转化为熟悉的问题,以利于我们运用熟知的知识、经验和问题来解决;(2)简单化原则:将复杂的问题化归为简单问题,通过对简单问题的解决,达到解决复杂问题的目的,或获得某种解题的启示和依据;(3)和谐化原则:化归问题的条件或结论,使其表现形式更符合数与形内部所表示的和谐的形式,或者转化命题,使其推演有利于运用某种数学方法或其方法符合人们的思维规律;(4)直观化原则:将比较抽象的问题转化为比较直观的问题来解决;(5)正难则反原则:当问题正面讨论遇到困难时,可考虑问题的反面,设法从问题的反面去探求,使问题获解。
二、化归思想的解题途径1、一般与特殊的转化21(0)11,2.243y ax a F P Q PF FQ p q p q A a B a C a D a =>+例 过抛物线的焦点作一直线与抛物线交于、两点,若线段、的长分别为、则的值为( )2.具体与抽象的转化.把抽象问题具体化是在数学解题中常有的化归途径,它是对抽象问题的理解和再认识,在抽象.例2、设函数 的定义域为D ,若所有点 构成一个正方形区域,则a 的值为A .-2B .-4C .-8D .不能确定3. 正面与反面的转化在处理某一问题时,按习惯思维从正面思考比较困难,这时用逆向思维的方式从反面去考虑,往往使问题变得比较简单。
数学教学过程中的化归思想
数学教学过程中的化归思想1. 引言1.1 数学化归思想的定义化归思想是指将一个较为复杂的问题或表达式通过合理的变换、规约或等价转化,化简为相对简单且易于处理的形式。
在数学教学中,化归思想是一种重要的思维方法和策略,通过对问题的重新理解和转化,帮助学生更好地理解和解决数学问题。
化归思想的本质在于通过适当的变换或等价替换,将问题简化为已知的或易于解决的情形,从而使问题的解决变得更加直观和便捷。
化归思想的核心是通过逐步简化和变换问题,逐步追溯到问题的根源,找到问题的本质,并逐步解决问题,达到解题的目的。
在数学教学中,在教师的引导下,学生通过实际问题的分析与解决,逐渐培养和提高化归思想,从而在解决更加复杂和抽象的数学问题时,能够灵活应用化归思想,找到解题的关键和方法。
化归思想不仅有助于提高学生的数学解题能力,还可以帮助学生培养逻辑思维能力和分析问题的能力,对学生的整体数学素养和思维能力的提高具有积极的促进作用。
1.2 数学教学中的重要性数要求、格式要求等。
以下是您所需的内容:化归思想在数学教学中扮演着至关重要的角色。
化归思想可以帮助学生更好地理解数学概念和原理。
通过将复杂的问题简化为易于理解的形式,化归思想可以帮助学生建立起对数学知识的整体框架,从而提高他们的学习效率和理解深度。
化归思想可以培养学生的逻辑思维能力和问题解决能力。
在数学教学中,经常需要学生运用化归思想将问题分解、归纳、推理,这不仅能锻炼学生的逻辑思维,还能培养其解决问题的能力和方法论。
化归思想还可以激发学生的学习兴趣和探究欲望。
通过化归思想,学生可以发现问题之间的内在联系和规律,体会到数学的美妙和深刻,从而激发对数学的兴趣和热情,促进他们对数学的深入学习和探索。
化归思想在数学教学中的重要性不言而喻。
它不仅可以帮助学生更好地理解数学知识,还可以培养其逻辑思维能力和问题解决能力,激发学习兴趣,为他们未来的学习和发展打下坚实的基础。
在数学教学中应该重视并积极倡导化归思想的应用与培养。
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(毕业论文)数学中的化归思想方法数学中的化归思想方法——例谈化归法在解题中的运用姓名:林军玉摘要:所谓“化归”从字面上可以理解为转化和归结。
把所要解决的问题,经过某种变化,使之归结为另一个问题*,再通过问题*的求解,把解得结果作用于原有问题,从而使原有问题得解,这种解决问题的方法,我们称之为化归法。
“化归”方法很多,有分割法,映射法,恒等变形法,换元变形法,参数法,数形结合法等等,但有一个原则是和原来的问题相比,“化归”后所得出的问题,应是已经解决或是较为容易解决的问题。
关键词:转化变形还原化归法实现化归一.化归法概述数学是探求、认识和刻划自然规律的重要工具。
在学习数学的各个环节中,解题的训练占有十分重要的地位。
它既是掌握所学数学知识的必要手段,也是培养和提高数学能力的重要途径。
解题的实质就是把数学的一般原理运用于习题的条件或条件的推论而进行的一系列推理,直到求出习题解答为止的过程。
这一过程是一种复杂的思维活动的过程。
解决问题的过程,实际是转化的过程,即对问题进行变形、转化,直至把它化归为某个(些)已经解决的问题,或容易解决的问题。
如抽象转化为具体,未知转化为已知,立体转化为平面,高次转化为低次,多元转化为一元,超越运算转化为代数运算等等。
这就是在数学方法论中我们学习到的一种新的思维方法——化归,这种方法与我们常见的分析和综合、抽象和概括、归纳和演绎、比较和类比等思想方法不同,“化归”方法在中学数学教材中是普遍存在,到处可见,与中学数学教学密切相关。
如在引入“三角形内角和定理”时,可把三角形的三个角剪下来,可以拼成一个平角,这就是转化,也可用下法引入,如下图(1)中:a∥b,则∠1+∠2=?(180°),图(2)中∠1+∠2与180°的关系?(小于),少掉的那部分到哪儿去了?(∠3,即∠4)于是有∠1+∠2+∠4=180a2 b 23 b图(1) 图(2) 所谓“化归”从字面上可以理解为转化和归结。
在数学方法中所论及的“化归”方法是指数学家在解决问题的过程中,不是对问题进行直接攻击,而是把待解决的问题进行变形,转化,直到归结到一类已经能解决或者比较容易解决的问题中去,最终求获原问题解答的一种手段和方法。
张奠宙、过伯祥著的《数学方法论稿》中指出:“所谓化归方法,是将一个问题A进行变形,使其归结为另一个已能解决的问题B,既然B已可解决,那么A也就能解决了”。
匈牙利著名数学家P·罗莎在她的名著《无穷的玩艺》一书中曾对“化归法”作过生动的比拟。
她写道:“假设在你面前有煤气灶、水龙头、水壶和火柴,现在的任务是要烧水,你应当怎样去做?”。
正确的回答是:“在水壶中放上水,点燃煤气,再把水壶放到煤气灶上。
”接着罗莎又提出第二个问题:“假设所有的条件都不变,只是水壶中已有了足够的水,这时你应该怎样去做?”。
对此,人们往往回答说:“点燃煤气,再把壶放到煤气灶上。
”但罗莎认为这并不是最好的回答,因为“只有物理学家才这样做,而数学家则会倒去壶中的水,并且声称我已经把后一问题化归成先前的问题了。
”罗莎的比喻固然有点夸张,但却道出了化归的根本特征:在解决一个问题时人们的眼光并不落在问题的结论上,而是去寻觅、追溯一些熟知的结果,尽管向前走两步,也许能达到目的,但我们也情愿退一步回到原来的问题上去。
利用化归法解决问题的过程可以简单地用以下框图表示:把所要解决的问题,经过某种变化,使之归结为另一个问题*,再通过问题*的求解,把解得结果作用于原有问题,从而使原有问题得解,这种解决问题的方法,我们称之为化归法。
化归思想方法被古住今来许多科学家、实际工作者所重视,十七世纪法国数学家笛卡尔经过长期思考,创造了解析几何理论,他的理论基础就是利用坐标系把带有两个未知数的代数方程看成平面上的一条曲线,从而利用代数方法研究几何问题。
实际上,笛卡尔正是运用化归的思想方法才创立了解析几何学。
二.化归的基本方法“化归”方法很多,有分割法,映射法,恒等变形法,换元变形法,参数法,数形结合法等等,但有一个原则是和原来的问题相比,“化归”后所得出的问题,应是已经解决或是较为容易解决的问题。
因此“化归”的方向应是由未知到已知,由难到易,由繁到简,由一般到特殊。
而“化归”的思想实质就在于不应以静止的眼光,而应以运动、变化、发展以及事物间的相互联系和制约的观点去看待问题。
即应当善于对所要解决的问题进行变形和转化,这实际上也是在数学教学中辨证唯物主义观点的生动体现。
数学中用以实现化归的方法很多,以下我介绍几种主要的方法:1.分割法什么是分割法?法国著名数学家笛卡尔说:“把你所考虑的每一个问题按照可能的需要分成若干部分,使它们更易于求解。
”这种把要解决的问题分成若干个小问题,然后逐一求解的方法,叫做分割法。
一般地说,用分割法解决问题的过程可以归结为如下框图:分割法又分以下几种方法:例1:在掌握了扇形和三角形这些基本图形的面积计算以后,可以用形体分割法求出比较复杂的图形的面积.如求弓形的面积S弓形=S扇形-S三角形.例2:如图:三棱锥P-ABC中,已知:PA⊥BC,PA=BC=,PA、BC的公垂线ED=h,求证:三棱锥P-ABC的体积此例可通过对未知成分进行分割来实现化归.当连结AD、PD后,就把三棱锥P-ABC分成两个三棱锥B-PAD和C-PAD.于是2.映射法.映射法是用以实现化归的一种重要方法,所谓映射,是指在两类数学对象或两个数学集合的元素之间建立某种“对应关系”。
利用映射法解决问题的过程为:首先通过映射将原来的问题转化为问题*,然后,在求得问题*的解答*以后,再通过逆映射求得原问题的解。
学习了集合与映射后,就用映射来定义函数,而把反函数的概念建立在一一映射的基础上,而确定反函数y=f –1(x)的映射是一个从原函数值域集合到定义域集合上的一个一一映射。
例3:求函数的值域解:原函数定义域为X∈(-∞, -)∪(-, +∞)求出y=的反函数 f –1(x)= 15 12xx + -∵反函数定义域为 (-∞, )∪(, +∞)∴原函数值域(-∞, )∪(, +∞)映射法是实现化归的一种重要方法,如由于建立了直角坐标系,使平面上的点与有序实数对,曲线与方程建立了对应关系,使几何问题转化为代数问题。
此外复数与复平面上的点、向量也建立起一一对应关系,把向量引进了代数,使复数的代表运算可用向量的几何运算来进行。
3.恒等变形法在数学解题中,恒等变形占有十分重要的位置,特别是在求解方程或证明一些整除性问题时,利用恒等变形以实现由未知向已知的化归,使我们比较容易地求得问题的解。
例4:解下列方程:(1)2x3+3x2-2x=0;分析:解上面两个方程,先利用恒等变形把它化为容易求解的方程。
(1)可变为x(2x-1)(x+2)=0.例5:求证:f(n)=n3+6n2+11n+12 (n∈N)能被6整除。
分析:把原式进行恒等变形,得到f(n)=n3+6n2+11n+12=(n+1)(n+2)(n+3)+6从而,只需证明三个连续自然数之积能被6整除即可,而这个问题是大家熟知的。
4.换元变形法换元变形法用处很多,化简代数式如使用换元法可以简化计算过程,分解因式时使用换元法可以减少项数,便于发现关系,解方程时有些分式方程,指数方程和对数方程通过换元可以变成整式方程。
有些高次方程通过换元可以达到降次的目的,有些无理方程通过换元可以去掉或减少根号。
证明条件等式时,使用换元容易发现已知条件和待证等式之间的联系。
总之换元变形法用处十分广泛,学生应该熟练掌握在解题实践中灵活地、创造性地去运用。
例6:已知a、b、c、d、x,都是正数,且x2=a2+b2,y2=c2+d2,求证:xy≥ac+bd证明:由题设,可令a=xcosα,b=xsinα,c=ycosβ,d=ysinβ,(α,β为锐角)代入待证式右端,利用两角差三角公式得:ac+bd=xycosαcosβ+xysinαsinβ=xycos(α-β)≤xy,即xy≥ac+bd 当然以上几例远不能概括出化归方法的全貌。
转化与化归思想方法是数学中最基本的思想方法。
数学中一切问题的解决都离不开转化与化归,数形结合思想方法体现了数与形的相互转化;函数与方程思想体现了函数方程、不等式间的相互转化;分类讨论思想体现了局部与整体的相互转化等等。
转化与化归是数学思想方法的灵魂。
目标简单化、和谐统一性、目标具体化、标准形式化和低层次化都是化归的原则;各映射法、分割法和变形法都是转化的策略;一般化与特殊化的转化、正与反的转化、实际问题数学化、常量与变量的转化等都是化归的基本策略。
正如前面所给出的,实现化归的方法是多种多样的。
因此,与前面所举的具体方法相比,更重要的就是应掌握化归的中心思想。
这就是说,我们不应以静止的眼光而应以可变的观点去看待问题,即应善于对所要解决的问题进行变形。
从所举例子可以看出,化归的中心思想是善于对所要解决的问题进行变形,而所说的变形并不是一种无目的的活动。
因此,我们应始终“盯住目标”。
即应始终考虑怎样才能达到解决原来问题的目的。
例如,怎样才能求出问题中的未知量?怎样才能证明问题中的结论?这就需要我们在确定化归的方向和方法时,既要保持一定的灵活性,多作些必要的尝试,又应有一定的韧性,即只要还有一线希望,就不要轻易放弃已有的工作。
另外还应指出,虽然化归法在数学研究中有着十分重要的作用,但也有一定的局限性,并非所有的问题都能通过化归来解决。
因此,在应用化归法解决问题时,也应兼顾其它方法的运用。