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初中数学中“数形结合”的巧妙运用

 涂鸦吧 2018-04-20

“数(代数)”与“形(几何)”是中学数学的两个主要研究对象,而它们又是紧密联系的两个方面.在数学解题中, 包括“以数助形”和“以形助数”这两个方面.“数”与“形”就像数学的“左右腿”.全面理解数与形的关系,就要从“以数助形”和“以形助数”这两个方面来体会.此外还应该注意体会“数”与“形”各自的优势与局限性,相互补充.“数缺形时少直觉,形少数时难入微;数形结合百般好,隔离分家万事非.”华罗庚的这四句诗很好地总结了“数形结合、优势互补”的精要。

以数助形

要在解题中有效地实现“数形结合”,最好能够明确“数”与“形”常见的结合点,,从“以数助形”角度来看,主要有以下两个结合点:(1)利用数轴、坐标系把几何问题代数化(在高中我们还将学到用“向量”把几何问题代数化);(2)利用面积、距离、角度等几何量来解决几何问题,例如:利用勾股定理证明直角、利用三角函数研究角的大小、利用线段比例证明相似等.


例题分析:

初中数学中“数形结合”的巧妙运用

初中数学中“数形结合”的巧妙运用

【说明】利用勾股定理证明垂直关系是比较常用的“以数助形”的手法.另外,熟练的代数运算在这道题中起到了比较重要的作用.代数运算是学好数学的一个基本功,就像武侠小说中所说的“内功”,没有一定的内功,单单依靠所谓的“武林秘笈”是起不了多少作用的.


初中数学中“数形结合”的巧妙运用

初中数学中“数形结合”的巧妙运用

分析】本题是研究抛物线和直线相交的相关问题,只是由于a、b、c的符号不确定,导致抛物线和直线在坐标系中位置不确定,考虑问题需要进行分类讨论,比较麻烦.如果将问题代数化,看成有关方程的问题,进行相关的计算,就省去了分类的麻烦.


下面这道题目留给大家自己思考:初中数学中“数形结合”的巧妙运用

【说明】“面积”是剪拼问题中的一个“不变量”,几乎所有的剪拼问题,都可以先抓住“面积”这个不变量来进行“数”的计算.另一方面,“面积”本身就是从“数”的角度来刻画“图形”的大小特征的一个概念.因此,所谓“面积法”,实际上就是“数形结合”这种数学思想的一种具体体现.


以形助数

几何图形具有直观易懂的特点,所以在谈到“数形结合”时,更多的老师和学生更偏好于“以形助数”,利用几何图形解决代数问题,常常会产生“出奇制胜”的效果.

初中数学中“数形结合”的巧妙运用

初中数学中“数形结合”的巧妙运用

初中数学中“数形结合”的巧妙运用

看作是坐标系中一动点(x,0)到两点(0,2)和(2,1)的距离之和,于是本问题转化为求最短距离问题.


初中数学中“数形结合”的巧妙运用

分析】根据正切函数的意义不难构造出满足条件的角a、b(如图),怎样构造这两个角的和是解决这个问题的关键.将图(1)中下面的图翻转到上图的下面,就形成了如图(2)的图形,角a+b也就构成了.

初中数学中“数形结合”的巧妙运用

证明:如图(2),连接BC,易证:△ABD≌△CBE,从而△ABC是等腰直角三角形,于是:a+b=45°.


例题:求函数y=│x+1│+│x-2│+│x-3│的最小值.

分析】如图,设数轴上表示数-1、2、3、x的点分别为A、B、C、P(P为动点),则表示P到A、B、C三点之间的距离之和,即y=PA+PB+PC.

初中数学中“数形结合”的巧妙运用

容易看出:当且仅当点P和点B重合时,PA+PB+PC最小,所以y最小=AB+BC=4.

“数形结合”是一种非常重要的数学方法,也是一种重要的数学思想,在以后的数学学习中有重要的地位.

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