前文回顧:【數(shù)學(xué)】常見數(shù)學(xué)解題方法(上)
六、 數(shù)學(xué)模型法
數(shù)學(xué)模型法,是指把所考察的實(shí)際問題,進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象,構(gòu)造相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,通過對數(shù)學(xué)模型的研究,使實(shí)際問題得以解決的一種數(shù)學(xué)方法。
利用數(shù)學(xué)模型法解答實(shí)際問題(包括數(shù)學(xué)應(yīng)用題),一般要做好三方面的工作:
(1)建模。根據(jù)實(shí)際問題的特點(diǎn),建立恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型。從總體上說,建模的基本手段,是數(shù)學(xué)抽象方法。建模的具體過程,大體包括以下幾個(gè)步驟:
1. 考察實(shí)際問題的基本情形。分析問題所及的量的關(guān)系,弄清哪些是常量,哪些是變量,哪些是已知量,哪些是未知量;了解其對象與關(guān)系結(jié)構(gòu)的本質(zhì)屬性,確定問題所及的具體系統(tǒng)。
2. 分析系統(tǒng)的矛盾關(guān)系。從實(shí)際問題的特定關(guān)系和具體要求出發(fā),根據(jù)有關(guān)學(xué)科理論,抓住主要矛盾,考察主要因素和量的關(guān)系。
3. 進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象。對事物對象及諸對象間的關(guān)系進(jìn)行抽象,并用有關(guān)的數(shù)學(xué)概念、符號和表達(dá)式去刻畫事物對象及其關(guān)系。如果現(xiàn)有的數(shù)學(xué)工具不夠用,可以根據(jù)實(shí)際情況,建立新的數(shù)學(xué)概念和數(shù)學(xué)方法去表現(xiàn)數(shù)學(xué)模型。
(2)推理、演算。在所得到的數(shù)學(xué)模型上,進(jìn)行邏輯推理或數(shù)學(xué)演算,求出相應(yīng)的數(shù)學(xué)結(jié)果。
(3)評價(jià)、解釋。對求得的數(shù)學(xué)結(jié)果進(jìn)行深入討論,作出評價(jià)和解釋,返回到原來的實(shí)際問題中去,形成最終的解答。
七、試驗(yàn)法
解答數(shù)學(xué)題,需要多方面的信息。數(shù)學(xué)中的各種試驗(yàn),常常能給人以有益的信息,為分析問題和解決問題提供必要的依據(jù)。
用試驗(yàn)法處理數(shù)學(xué)問題時(shí),必須從問題的實(shí)際情形出發(fā),結(jié)合有關(guān)的數(shù)學(xué)知識,恰當(dāng)選擇試驗(yàn)的對象和范圍;在制定試驗(yàn)方案時(shí),要全面考慮試驗(yàn)的各種可能情 形,不能有所遺漏;在實(shí)施試驗(yàn)方案時(shí),要講究試驗(yàn)技巧,充分利用各次試驗(yàn)所提供的信息,以縮小試驗(yàn)范圍,減少試驗(yàn)次數(shù),盡快找出原題的解答。
任何試驗(yàn)都和觀察相聯(lián)系。觀察依賴于試驗(yàn),試驗(yàn)離不開觀察。因此,要用好試驗(yàn)法,必須勤于觀察,善于觀察,有目的、有計(jì)劃、有條理地進(jìn)行觀察。
八、分類法
分類法是數(shù)學(xué)中的一種基本方法,對于提高解題能力,發(fā)展思維的縝密性,具有十分重要的意義。
不少數(shù)學(xué)問題,在解題過程中,常常需要借助邏輯中的分類規(guī)則,把題設(shè)條件所確定的集合,分成若干個(gè)便于討論的非空真子集,然后在各個(gè)非空真子集內(nèi)進(jìn)行求 解,直到獲得完滿的結(jié)果。這種把邏輯分類思想移植到數(shù)學(xué)中來,用以指導(dǎo)解題的方法,通常稱為分類或分域法。
用分類法解題,大體包含以下幾個(gè)步驟:
第一步:根據(jù)題設(shè)條件,明確分類的對象,確定需要分類的集合A;
第二步:尋求恰當(dāng)?shù)姆诸惛鶕?jù),按照分類的規(guī)則,把集合A分為若干個(gè)便于求解的非空真子集A1,A2,…An;
第三步:在子集A1,A2,…An內(nèi)逐類討論;
第四步:綜合子集內(nèi)的解答,歸納結(jié)論。
以上四個(gè)步驟是相互聯(lián)系的,尋求分類的根據(jù),是其中的一項(xiàng)關(guān)鍵性的工作。從總體上說,分類的主要依據(jù)有:分類敘述的定義、定理、公式、法則,具有分類討 論位置關(guān)系的幾何圖形,題目中含有某些特殊的或隱含的分類討論條件等。在實(shí)際解題時(shí),僅憑這些還不夠,還需要有較強(qiáng)的分類意識,需要思維的靈活性和縝密 性,特別要善于發(fā)掘題中隱含的分類條件。
九、數(shù)形結(jié)合法
數(shù)形結(jié)合,是研究數(shù)學(xué)的一個(gè)基本觀點(diǎn),對于溝通代數(shù)、三角與幾何的內(nèi)在聯(lián)系,具有重要的指導(dǎo)意義。理解并掌握數(shù)形結(jié)合法,有助于增強(qiáng)人們的數(shù)學(xué)素養(yǎng),提高分析問題和解決問題的能力。
數(shù)和形這兩個(gè)基本概念,是數(shù)學(xué)的兩塊基石。數(shù)學(xué)就是圍繞這兩個(gè)概念發(fā)展起來的。在數(shù)學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中,數(shù)和形常常結(jié)合在一起,在內(nèi)容上互相聯(lián)系,在方法上互相滲透,在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化。
數(shù)形結(jié)合的基本思想,是在研究問題的過程中,注意把數(shù)和形結(jié)合起來考察,斟酌問題的具體情形,把圖形性質(zhì)的問題轉(zhuǎn)化為數(shù)量關(guān)系的問題,或者把數(shù)量關(guān)系的問題轉(zhuǎn)化為圖形性質(zhì)的問題,使復(fù)雜問題簡單化,抽象問題具體化,化難為易,獲得簡便易行的成功方案。
中學(xué)數(shù)學(xué)中,數(shù)形結(jié)合法包含兩個(gè)方面的內(nèi)容:一是運(yùn)用代數(shù)、三角知識,通過對數(shù)量關(guān)系的討論,去處理幾何圖形問題;二是運(yùn)用幾何知識,通過對圖形性質(zhì)的 研究,去解決數(shù)量關(guān)系的問題。就具體方法而論,前者常用的方法有解析法、三角法、復(fù)數(shù)法、向量法等;后者常用的方法主要是圖解法。
十、反證法與同一法
反證法和同一法是間接證明的兩種方法,在解題中有著廣泛的應(yīng)用。
(一)反證法是一種重要的證明方法。這里主要研究反證法的邏輯原理、解題步驟和適用范圍。
反證法的解題步驟:
第一步:反設(shè)。假設(shè)命題結(jié)論不成立,即假設(shè)原結(jié)論的反面為真。
第二步:歸謬。由反設(shè)和已知條件出發(fā),經(jīng)過一系列正確的邏輯推理,得出矛盾結(jié)果。這里所說的矛盾結(jié)果,通常是指推出的結(jié)果與已知公理、定義、定理、公式矛盾,與已知條件矛盾,與臨時(shí)假設(shè)矛盾,以及自相矛盾等各種情形。
第三步:存真。由矛盾結(jié)果,斷定反設(shè)不真,從而肯定原結(jié)論成立。
反證法的三個(gè)步驟是互相聯(lián)系的。反設(shè)是前提,歸謬是關(guān)鍵,存真是目的。只有正確地作出反設(shè),合乎邏輯地進(jìn)行推導(dǎo),才能間接地證出原題。
十一、同一法
互逆的兩個(gè)命題未必等效。但是,當(dāng)一個(gè)命題條件和結(jié)論都唯一存在,它們所指的概念是同一概念時(shí),這個(gè)命題和它的逆命題等效。這個(gè)道理通常稱為同一原理。
對于符合同一原理的命題,當(dāng)直接證明有困難時(shí),可以改證和它等效的逆命題,只要它的逆命題正確,這個(gè)命題就成立。這種證明方法叫做同一法。
同一法常用于證明符合同一原理的幾何命題。應(yīng)用同一法解題,一般包括下面幾個(gè)步驟:
第一步:作出符合命題結(jié)論的圖形。
第二步:證明所作圖形符合已知條件。
第三步:根據(jù)唯一性,確定所作的圖形與已知圖形重合。
第四步:斷定原命題的真實(shí)性。
聯(lián)系客服