解析数学习题先要明确思维的目标指向
培养捕捉思维目标指向的能力,是培养数学思维能力尤其是思维敏捷性的重要途径.讲评和解析数学问题,一般要从大处着眼、然后从细微处着手,从大处着眼就要善于捕捉思维的目标指向.
1.思维的目标指向是切题的关键
不少学生在遇到较难的数学问题时,往往无从下手,不能把已知条件和求证、求解的目标联系起来.思维的目标指向不明,或思维目标指向方面的意识不强,是不容忽视的原因.思维的目标指向事关思维的敏捷性,是切题的关键,要快速解决数学问题,关键是要有捕捉思维目标指向的意念.
1.1 捕捉数量关系的思维目标指向
例1.老师给若干同学分苹果,每人分4个剩9个;每人分6个,则有一人所分到的苹果少于3个.有多少个苹果?多少个学生?
[解析]两种分配方案的结果不是苹果有剩就是不够,找不到等量关系,因此把思维目标指向立不等式.且有两种方案:
(1)设共有x个学生,依据第一次分配方案,苹果数为(4x+9);再进行第二次分配,其结果是:
0<(4x+9)-6(x-1)<3,取整数解并验算得x=7(人)……
(2)设共有y个苹果,则依据第一次分配方案学生数为(y-9)÷4;再进行第二次分配,其结果是:
0<y-6×[(y-9)÷4-1]<3,取整数解并验算得y=37(个) ……
1.2 捕捉数形关系(作辅助线)的思维目标指向
例2.图示△ABC中,AC⊥BC,AD平分∠CAB.讨论:AC+CD是否等于AB?
[解析] AC+CD在△ACD中,AB在△ABC中,不是同一个三角形的边,不便比较.应试作辅助线以获得替代AC+CD或替代AB的一条直线,所以延长AC至E,且有两种可能的方案:
(1)CE=CD.
若CE=CD,则AC+CD=AE, 求证AE等于AB的条件,就看△ABE是否为等腰三角形,由于关键的已知条件是AD平分∠CAB,属于角的等量关系(∠CAD=∠DAB),思维目标应指向∠ABE等于∠AEB成立的条件.可简明的推导出:
AC+CD=AB成立的条件是∠CAB=45°.
(2)AE=AB.
求证目标就演变成讨论CE与CD的大小比较,思维目标进而指向三角形中大角对大边.由于关键的已知条件是AD平分∠CAB,△BAE△DAE属于等腰三角形;另外图中存在许多公用同一个锐角的相似直角三角形,∠CED与∠CDE的大小比较这一思维目标应指向有多个角的等量替换关系作支持.∠CED与∠CDE都是作辅助线产生的未知大小的角,“已知”的是△ABC中的角,故又要捕捉到∠CED与∠CDE跟∠ABC和∠BAC的关系这一思维目标.
平面几何的求证,作辅助线既是重点也是难点,作辅助线的要领就是针对具体的思维目标.学生看一步走一步或许也能解答此题,但至少教师从捕捉思维目标指向角度进行小结点评并非马后炮,这是引导学生反思理清思路,对学生思维能力的训练才能达到应有的深度和广度,才能真正提高例题解析的有效性.
解答:
∵AE=AB,AD平分∠CAB
∴∠AEB=∠ABE
AF⊥BE且平分BE于F
∠DBE=∠DEB
∠CED=∠CEB-∠DEB=∠ABE-∠DBE=∠ABC
∵AC⊥BC,∴∠CDE=90°-∠CED=90°-∠ABC=∠BAC
从公用同一个锐角的直角三角形相似出发,亦能证明:∠CDE=∠CAB,∠CED=∠CBA
讨论:(1)∠CDE >∠CED,即:∠CAB>45°>∠CBA,CD>CE,AC+CD>AB.
(2)∠CDE =∠CED,即:∠CAB=∠CBA=45°时,CE=CD, AC+CD=AB.
(3)∠CDE <∠CED,即:∠CAB<45°<∠CBA时,CD<CE,AC+CD<AB.
2.发现思维目标指向的方法技巧
2.1 设未知数“明确”已知条件与结论之间的关系
例3.时钟的时针处在“1时”与“2时”之间的某位置时,分针正好与时针垂直.请问此时是1时多少分多少秒?
[解析]思维的目标指向是已知条件与要解决的问题之间的联系,这里的已知条件“时针的位置”是不明确的,所以解答此题不妨先把已知条件具体化,即设符合题意的时刻为(1+x)时,且x<1.
(1+x)这一时刻确定了时针的位置为:
[(1+x)÷12×360°].
x及时针与分针垂直确定了分针的位置为:
(1+x)÷12×360°+90°和 (1+x)÷12×360°+270°.
时针指示出的“分”刻度值x跟分针指示的“分”刻度值是相等的.至此,目标指向非常明确,立关于未知数x的方程所需的等量关系已经确定.
x=[(1+x)÷12×360°+90°]÷360°或x=[(1+x)÷12×360°+270°]÷360°
x1= 4/11(小时) ≈ 21分49秒,或x2=10/11(小时) ≈ 54分33秒.
2.2 设置未知数代表问题目标,将问题目标放到数学过程中进行分析与综合
设未知数“还原”数学现象的过程,正是立方程和立不等式解应用题使思维过程简化快捷的原因所在,因为它把数学现象形象化、过程化、具体化,实现了形象思维和抽象思维的契合.例1的解法正是这样一条具体思路.
2.3 充分发掘“已知”条件,找到解决问题的过渡环节
例4.如图所示,线段AB、BC在同一条直线上,E、F分别是AB、BC的中点,EF的长度为
[解析] E、F分别是AB、BC的中点,EF=1/2AB+1/2BC=1/2(AB+BC)=1/
在已知EF长度的情况下,发掘出AC长度这一“已知”条件.
由于BD=1/3 AB=1/5 CD,BD的长度是解决问题的关键,思维的目标指向为“用BD表示AB、BC、AC、CD,用BD与AB、BC、AC、CD关系立方程求BD”.即:
AB+BC=3BD+(CD-BD),AC=3BD+(5BD-BD),2EF=7BD,BD=
用发掘出的AC长度这一“已知”条件,来发掘出BD长度这一“已知”条件,就攻破了解决问题的隘口.
2.4 对问题目标进行处理、归类或逆推,结合已知条件筛选方法
例5.如图所示,PC和圆相切于C点,PB和圆相交于A、B.求证PC2=PA·PB
[解析]先将原式变形为PA︰PC=PC︰PB,由这一问题目标逆推图形关系可得△PAC与△PCB相似的结论,求证几何中的比例问题又常常求助于相似形,解决问题的思维目标指向证明△PAC与△PCB相似.由于∠P是两三角形的公用角,图形中又有圆周角、切线与过切点的割线之间的夹角,所以应从两对应角相等的方向证明两三角形相似.
2.5 图解法、情境法释读数学现象与过程
用简洁的符号、图形或表格表述数学现象,使数学现象形象化、过程化,把文字表述繁琐的习题内容表达得简洁明了,使内容之间的相互关系容易释读,有了这捕捉和处理有效信息的步骤,接下来的思维过程及最终的解答过程就轻松多了.
捕捉思维目标指向能力的形成,先要掌握重要的概念、公式和定理,掌握解决简单问题的方法与技能,积累思维的素材和判断的依据;要精练具有一定覆盖面和一定综合性的典型题型;更要从解题思路方面进行反思、从方法技能方面进行小结,这种反思和小结,可使学生由点到面,模仿典型题型练相似或相联系的习题,能思考和解决与典型题型有联系的更多问题,起举一反三之效.