教学中可以从以下几个方面,让学生在数学学习过程中,通过类比、观察、分析、综合、抽象和概括,形成对分类思想的主动应用。
一、 渗透分类思想,养成分类的意识。
每个学生在日常中都具有一定的分类知识,如人群的分类、文具的分类等,我们利用学生的这一认识基础,把生活中的分类迁移到数学中来,在教学中进行数学分类思想的渗透,挖掘教材提供的机会,把握渗透的契机。如数的分类,绝对值的意义,不等式的性质等,都是渗透分类思想的很好机会。
教授完负数、有理数的概念后,及时引导学生对有理数进行分类,让学生了解到对不同的标准,有理数有不同的分类方法。
认识数a可表示任意数后,让学生对数a 进行分类,得出正数、零、负数三类。
讲解绝对值的意义时,引导学生得到如下分类:
通过对正数、零、负数的绝对值的认识,了解如何用分类讨论的方法学习理解数学概念。
又如,两个有理数的比较大小,可分为:正数和正数、正数和零、正数和负数、负数和零、负数和负数几类情况来比较,而负数和负数的大小比较是新的知识点,这就突出了学习的重点。
结合“有理数”这一章的教学,反复渗透,强化数学分类思想,使学生逐步形成数学学习中的分类的意识。并能在分类讨论的时候注意一些基本原则,如分类的对象是确定的,标准是统一的,如若不然,对象混杂,标准不一,就会出现遗漏、重复等错误。如把有理数分为:
正数、负数、整数,就是犯分类标准不一的错误。在确定对象和标准之后,还要注意分清层次,不越级讨论。
二、 学习分类方法,增强思维的缜密性。
在教学中渗透分类思想时,应让学生了解,所谓分类就是选取适当的标准,根据对象的属性,不重复、不遗漏地划分为若干类,而后对每一子类的问题加以解答。掌握合理的分类方法,就成为解决问题的关键所在。
分类的方法常有以下几种:
1、根据数学的概念进行分类。
有些数学概念是分类给出的,解答此类题,一般按概念的分类形式进行分类。
例1,化简解:
这是按绝对值的意义进行分类。
例2、比较与易得的错误,导致错误在于没有注意到数可表示不同类的数。而对数进行分类讨论,既可得到正确的解答:
0 时 ,=0 时 ,<0 时 ,2、根据数学的法则、性质或特殊规定进行分类。
学习一元二次方程 , 根的判别式时,对于变形后的方程。
用两边开平方求解,需要分类研究大于0,等于0,小于0这三种情况对应方程解的情况。而此题的符号决定能否开平方,是分类的依据。从而得到一元二次方程的根的三种情况。
例3、解关于x的不等式:ax+3>2x+a
分析通过移项不等式化为(a-2)x>a-3的形式,然后根据不等式的性质可分为a-2>0,a-2=0,和a-2<0三种情况分别解不等式。
当a-2>0,即a>2时,不等式的解是x>
当,a-2=0,即a=2时,不等式的左边=0,不等式的右边=-1
因为01-1,所以不等式的解是一切实数。
当a-2<0,即a<2时,不等式的解是x<
3、根据图形的特征或相互间的关系进行分类。
如三角形按角分类,有锐角三角形、直角三角形、钝角三角形,直线和圆根据直线与圆的交点个数可分为:直线与圆相离、直线与圆相切、直线与圆相交。
例如等腰三角形一腰上的高与另一腰的夹角为30°,底边长为a,则其腰上的高是 .(2023年河南中考题)
分析:本题根据图形的特征,把等腰三角形分为锐角三角形和钝角三角形两类作高cd,如图,可得腰上的高是或从几何图形的点和线出现不同的位置进行分类。
在证明圆周角定理时。由于圆心的位置有在角的边上、角的内部,角的外部三种不同的情况,因此分三种不同情况分别讨论证明。先证明圆心在圆周角的一条边上,这种最容易解决的情况,然后通过作过圆周角顶点的直径,利用先证明(圆心在圆周角的一条边上)的这种情况来分别解决圆心在圆周角的内部、圆心在圆周角的外部这两种情况。
这是一种从定理的证明过程中反映出来的分类讨论的思想和方法。它是根据几何图形点和线出现不同位置的情况逐一解决的方法。教材中在证明弦切角定理:
弦切角等于它所夹的弧所对的圆周角。也是如此分圆心在弦切角的一条边上,弦切角的内部、弦切角的外部三种不同情况解决的。
三、引导分类讨论,提高合理解题的能力。
初中课本中有不少定理、法则、公式、习题,都需要分类讨论,在教授这些内容时,应不断强化学生分类讨论的意识,让学生认识到这些问题,只有通过分类讨论后,得到的结论才是完整的、正确的,如不分类讨论,就很容易出现错误。在解题教学中,通过分类讨论还有利于帮助学生概括,总结出规律性的东西,从而加强学生思维的条理性,缜密性。
一般来讲,利用分类讨论思想和方法解决的问题有两大类:;其一是涉及代数式或函数或方程中,根据字母不同的取值情况,分别在不同的取值范围内讨论解决问题。其二是根据几何图形的点和线出现不同位置的情况,逐一讨论解决问题。
例4、已知函救y=(m-1)x2+(m-2)x-1(m是实数)。如果函数的图象和x轴只有一个交点,求m的值。
分析:这里从函数分类的角度讨论,分 m-1=0 和 m-110 两种情况来研究解决问题。
解:当m=l 时函数就是一个一次函数y=-x-1,它与x轴只有一个交点(-1,0)。
当 m11 时,函数就是一个二次函数y=(m-1)x2+(m-2)x-1
当△=(m-2)2+4(m-1)=0,得 m=0.
抛物线 y=-x2-2x-1,的顶点(-1,0)在x轴上。
例5、 函数 y = x6 – x5 + x4- x3 + x2 – x +1,求证:y 的值恒为正数。
分析:将y的表达式分解因式,虽可证得结论但较难。分析可发现,若将变量x在实数范围内适当分类,则问题容易解决。
证明:⑴ 当x ≤0时。
x5 - x3 - x ≥0 ,∴y≥1恒成立;
当0 < x <1时。
y = x6 + x4 – x5 ) x2 – x3 ) x – 1)
x4 > x5 , x2 > x3 , 1> x
y > 0 成立;
当x = 1 时, y = 1 > 0 成立;
当x >1时。
y = x6 – x5 ) x4 – x3 ) x2 – x ) 1
x6 > x5 , x4 > x3 , x2 > x
y > 1成立。
综上可知,y > 0 成立。
例6、已知△abc是边长为2的等边三角形,△acd是含30°角的直角三角形。△abc和△acd拼成一个凸四边形abcd.(1)画出四边形abcd;(2)求四边形abcd的面积。
分析含30°角的直角三角形acd中我们可以把ac作为斜边、ac作为直角边二类情况来研究。如图1是以ac为斜边和等边三角形abc拼成的四边形abcd(ddac=30°和ddac=60°这两种图形算出的四边形abcd面积相同的,故归纳为同一类)。ac为直角边又可分为二种不同情况如图2和3.
从图1,s四边形abcd=;从图2,可算得s四边形abcd=;可算得s四边形abcd=3
由以上的几个例子,我们可以看出分类讨论往往能使一些错综复杂的问题变得异常简单,解题思路非常的清晰,步骤非常的明了。另一方面在讨论当中,可以激发学生学习数学的兴趣。
利用现有教材,教学中着意渗透并力求帮助学生初步掌握分类的思想方法,结合其它数学思想方法的学习,注意几种思想方法的综合使用,给学生提供足够的材料和时间,启发学生积极思维。相信会使学生在认识层次上得到极大的提高,收到事半功倍的教学成效。
[2] 《初中生学习法与能力培养》任勇。
[3] 《数学思想和数学方法》。蔡上鹤。
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