構造法在數學解題中的應用

2022-10-10 09:03:05 字數 3186 閱讀 5052

[摘要]:本文根據初中數學問題的特徵,針對新課標的要求,對構造法在初中數學解題中有著重要的作用。從"構造方程、建構函式、構造圖形、構造矛盾"等幾個方面來敘述如何運用構造法解題。

通過運用構造法解題,是培養學生創造意識和創造新思維的重要手段之一,有利於提高學生的分析問題和解決問題的能力。它也是解決數學問題的基本思想方法之一。

[關鍵詞]:構造解題思維能力

所謂構造法就是根據題設條件或結論所具有的特徵和性質,構造滿足條件或結論的數學物件,並借助該物件來解決數學問題的思想方法。構造法是一種富有創造性的數學思想方法。運用構造法解決問題,關鍵在於構造什麼和怎麼構造。

充分地挖掘題設與結論的內在聯絡,把問題與某個熟知的概念、公式、定理、圖形聯絡起來,進行構造,往往能促使問題轉化,使問題中原來蘊涵不清的關係和性質清晰地展現出來,從而恰當地構造數學模型,進而謀求解決題目的途徑。下面介紹幾種數學中的構造法:

一、構造方程

構造方程是初中數學的基本方法之一。在解題過程中要善於觀察、善於發現、認真分析,根據問題的結構特徵、及其問題中的數量關係,挖掘潛在已知和未知之間的因素,從而構造出方程,使問題解答巧妙、簡潔、合理。

1、某些題目根據條件、仔細觀察其特點,構造乙個"一元一次方程" 求解,從而獲得問題解決。

例1:如果關於x的方程ax+b=2(2x+7)+1有無數多個解,那麼a、b的值分別是多少?

解:原方程整理得(a-4)x=15-b

∵此方程有無數多解,∴a-4=0且15-b=0

分別解得a=4,b=15

2、有些問題,直接求解比較困難,但如果根據問題的特徵,通過轉化,構造"一元二次方程",再用根與係數的關係求解,使問題得到解決。此方法簡明、功能獨特,應用比較廣泛,特別在數學競賽中的應用。

3、有時可根據題目的條件和結論的特徵,構造出方程組,從而可找到解題途徑。

例3:已知3,5,2x,3y的平均數是4。 20,18,5x,-6y的平均數是1。求的值。

分析:這道題考查了平均數概念,根據題目的特徵構造二元一次方程組,從而解出x、y的值,再求出的值。

二、構造幾何圖形

1、對於條件和結論之間聯絡較隱蔽問題,要善於發掘題設條件中的幾何意義,可以通過構造適當的圖形把其兩者聯絡起來,從而構造出幾何圖形,把代數問題轉化為幾何問題來解決.增強問題的直觀性,使問題的解答事半功倍。

例4:已知,則x 的取值範圍是()

a 1≤x≤5 b x≤1 c1<x<5 d x≥5

分析:根據絕對值的幾何意義可知:表示數軸上到1與5的距離之和等於4的所有點所表示的數。

如圖3,只要表示數的點落在1和5之間(包括1和5),那麼它到1與5的距離之和都等於4,所以1≤ x≤5,故選a。

2、在解幾何題時,借助有關性質,巧妙構造,可迅速找到解題途徑,不僅能使問題化難為易,迎忍而解,而且有助於提高學生的數學思維能力和幾何證題能力。

例5:如圖,在△abc中,∠b=2∠c,∠bac的平分線交bc於點d。求證:ab+bd=ac

分析:若遇到三角形的角平分線時,常構造等腰三角形,借助等腰三角形的有關性質,往往能夠找到解題途徑。因此,延長cb到點f,使bf=ab,連線af,則△baf為等腰三角形,且∠f=∠1.

再根據三角形外角的有關性質,得出∠abd=∠1+∠f , 即∠abd=2∠1=2∠f,而∠abd=2∠c,所以∠c=∠1=∠f , △afc為等腰三角形,即af=ac,又可得△fad為等腰三角形,因此 ,af=df=db+bf=db+ab,即ab+bd=ac。

三、建構函式模型,解數學實際問題

在解答數學實際問題時,引進數學符號,根據已知和未知之間的關係,將文字語言轉化為數學符號語言,建立適當的函式關係式(考慮自變數的取值範圍)。再利用有關數學知識,解決函式問題。這樣既可深入函式內容的學習,也有利於增強學生的思維能力和解題實踐能力。

例6:(八年下課本習題變式)某工廠現有甲種原料360千克,乙種原料290千克,計畫利用這兩種原料生產a、b兩種產品,共50件。已知生產一件a種產品,需用甲種原料9千克、乙種原料3千克,可獲利潤700元;生產一件b種產品,需用甲種原料4千克、乙種原料10千克,可獲利潤1200元。

(1)按要求安排a、b兩種產品的生產件數,有哪幾種方案?請你設計出來;

(2)設生產a、b兩種產品獲總利潤為y(元),生產a種產品x件,試寫出y與x之間的函式關係式,並利用函式的性質說明(1)中哪種生產方案獲總利潤最大?最大利潤是多少?

解;(1)設需生產a種產品x件,那麼需生產b種產品(50-x)件,由題意得:

解得:30≤x≤32

∵ x是正整數

∴ x=30或31或32

∴有三種生產方案:①生產a種產品30件,生產b種產品20件;②生產a種產品31件,生產b種產品19件;③生產a種產品32件,生產b種產品18件。

(2)由題意得;y=700x+1200(50-x)=-500x+60000

∵ y隨x的增大而減小

∴當x=30時,y有最大值,最大值為:=45000(元)

答:y與x之間的函式關係式為:y=-500x+60000,(1)中方案①獲利最大,最大利潤為45000元。

四、構造矛盾法

構造矛盾法即構造反例。所謂反例就是符合命題條件而又不符合命題結論的例子。這種例子推倒出命題的矛盾,有力地否定了命題成立的可能性。

例7:設a,b,c都是實數,考慮如下命題:

(1)若a+ab+c>0,且c>1,則0<b<2;

(2)若c>1,且0<b<2,則a+ab+c>0;

(3)若0<b<2,且a+ab+c>0,則c>1;

試判斷哪些命題正確,哪些命題不正確。對你認為正確的命題給出證明;認為不正確的命題,用反例予以否定。

分析:命題(1)不正確,構造反例如下:

令b=4,c=5,此時a+ab+c=a+4a+5=(a+2) +1>0且c>1,滿足條件,但結論0<b<2不成立。

命題(2)成立。證明:a+ab+c=a+2(0.5b)a+(0.5b)-(0.5b)+ c=(a+0.5b) +(c-0.25b)

因為0<b<2,所以 0<0.25b<0.5且c>1,c-0.25b>0,因此a+ab+c=(a+0.5b) +(c-0.25b)>0. 即命題成立。

命題(3)不成立。令b=1,c=0.5,此時0<b<2,且a+ab+c=a+a+0.5=(a+0.5) +0.25>0,滿足條件,但結論c>1不成立。

綜上所述,構造法在數學問題的解決中,不僅顯得靈活、簡便,,而且也往往是發現問題,找到解決問題途徑、方法的鑰匙。在平時教學中,學生在掌握基礎知識之餘,應加強啟發式的教學。我們可從多角度啟發學生思維多變,從而培養學生發散思維。

也可培養學生創新能力、實施素質教育的重要載體。

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