数学的故事 解题的领悟(3)

2019-02-15 11:48

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?(bc?a1d1)?(b2c2?a2d2)?(b1c2?b2c1?a1d2?a2d1)?0.

而已知条件只能保证前两项大于0,当第三项小于0时,不能保证命题成立.

感悟 这也是数学解题,通过推理、论证推翻一个不符合事实的结论.

数学解题,就是消除已知与未知之间的障碍,就是解决现有认识与客观需要之间的矛盾.数学解题,既有证实又有证伪.

数学解题既有确认又有理解和发现的功能.是三大功能

故事4 即使我很笨,我也能学会聪明

例4 已知3个空汽水瓶可以换1整瓶汽水.现有10整瓶汽水.若不添钱,问最多还可喝几瓶汽水?(整瓶汽水指瓶子带盖装好的汽水)

第1.解法l 可作3次对换:

第1次,用原有的10个空瓶去换3整瓶汽水,剩1个空瓶.

第2次,用4个空瓶去换l整瓶汽水,剩1个空瓶.

第3次,2个空瓶换不来1整瓶,但可先借1个空瓶,换一整瓶,喝完后,还空瓶.

最多共可喝3?1?1?5瓶.

第2.反思分析 这个解法分3步完成对换,每步都重复着“3空换1整”的要求.其中最富于智慧的应是第3步,对其作正面思考:第3步的聪明就在于“借一还一”吗?(是不是?)它的实质是什么?(谁来说)我们通过下图的直观启发

图4

学生立即透过“借一还一”的技术表象而领悟到实质:2个空瓶可以换来一瓶里的“汽水”(不包括瓶子).

可见,第3步隐含着问题的本质,已知条件中“3个空汽水瓶可以换1整瓶汽水”等价于“2个空瓶子”可以换1个瓶里的“汽水”.于是分三步完成可以合并为1步(整体处理):

解法2 依题意,2个“空瓶”可以换1个瓶里的“汽水”,现有10个空瓶,最多可换10?5瓶里的“汽

2水”.

第3.感悟 也许,我们一开始并不能抓住已知条件的“本质”,但解法1是可以做到的,通过对“初

步解法”的分析,就有机会找回被浪费了的重要信息,获得更接近问题深层结构的解法——即使我很笨,我也能学会聪明.并且,一旦抓住了题目的本质,推广立即就成为可能:

例4-1 已知a个空汽水瓶可以换c整瓶汽水.现有b整瓶汽水.若不添钱,则最多还可喝??水.(a,b,c为正整数,a?c)

解法3 设最多可喝x瓶汽水.依题意,得方程

10?x?x, 3bc??a?c??瓶汽

有 得

2x?10, x?5.

例5 已知

xy??a?b?b?ccaa,b,c?y为互不相等的实数,且.

zx?,求

(1951年高考数学第4题)

第1.由于直接对三个比例式用等比定理会出现分母为0的问题

xyz?? a?bb?cc?a ①

?x?y?z?

?a?b???b?c???c?a?所以,有一个流行的说法,此题不能用等比定理.我的老师当学生的时候人们这样说,到了我的学生也当

老师的时候,人们还是这样说.设比例系数k是一个经典的处理(当年高考题的标准答案),并被认为是最关键的步骤:

解法1 设 则有 得

xyz???k, ③ a?bb?cc?a?x?k?a?b?,? ?y?k?b?c?, ④ ??z?k?c?a?,x?y?z? k?a?b??k?b?c??k?c?a?

?k???a?b???b?c???c?a??? ?0.

第2.反思分析 整体分解这个解题过程我们看到三个步骤(解题过程的结构分析):

第1步,引进参数k,把三个外形不同而比值相等的代数式 xyz,,a?bb?cc?a用同一个符号k来表示,可以

有效防止“形异”对“值同”的干扰.(体现了“用字母表示数的思想”和“换元法”的应用)

第2步,把x,y,z与a,b,c分离,以便于计算x?y?z的值.(方法就是变形)

第3步,计算x?y?z的值,这是实质性的运算,其最基本的想法是转化为a,b,c有关式的计算,关键步骤是第⑤式.(有“转换化归的思想”)

根据这个分析,可见设比例系数k的作用有两个: 第一,有效防止“形异”对“值同”的干扰;

第二,把x,y,z与a,b,c分离以便于计算x?y?z的值. 但这都只是辅助步骤,前两步并未开始x,y,z的求和,真正产生解题实质性进展、并反映问题深层结构的是第3步,抓住实质性的第3步提出问题:

(1)(正面思考)有与k功能类似的替代式吗? (2)(反面思考)不用k还能计算x?y?z吗? 回应1 如果对 解法2

xyz,,“等值”看得很清楚,a?bb?cc?a那就可以把第③式直接代入式⑤,取代k得

x?y?z? ?xyza?b?b?c??????c?a? a?bb?cc?a ⑧

x??a?b???b?c???c?a????0. a?b?回应2 如果⑧式中的“形异”对“值同”的干扰还比较大,想不到作这样的变形,看不清当中的公因式,那可以直接用 z来表示k,有 c?a解法3 由已知有 相加得

z?a?b?, c?azy??b?c?, c?azz??c?a? c?azzzx?y?z? ?a?b???b?c???c?a? c?ac?ac?az??0. ??a?b???b?c???c?a????c?a x?这样,我们就有了不增设参数k的2个解法,只要作解题反思,人人都能做到.但是,反思还没有结束.


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