如何利用整体思想来解决数学问题
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在初中的教育教学中,我发现有很多很多的解题思路和方法,然而在众多的方法中,我发现一种比较简便的解题方法——整体思想。现将我任教以来在教学中发现、探索、归纳出的比较适用的几种整体思想的解法与大家分享。
利用这种思想能较好的解决很多的代数问题和几何问题,我总结的解法有:整体代入思想;整体换元思想;整体变形思想;整体补形思想;整体合并思想;整体约减思想;整体值思想;整体构造思想等等。
1 整体代入思想
在求代数式的值时,通常会遇到各种各样关于求未知数的关系式的条件,若利用常规方法在这些关系式中求出未知数后再代入求值式,其计算很复杂。这时往往需要研究问题的条件和结论的整体形式,挖掘式子结构上的特征,将已知条件进行恰当的变形,或者把一些已知关系作为整体,直接代入求值式中计算,这种思想谋求整体代入,过程简洁明了。
例1:已知m=1 2,n=1-2且(7m2-14m a)(3n2-6n-7)=8,求a的值。
解析:由已知可得m2-2m=1,n2-2n=1,又因为(m2-14m a)(3n2-6n-7)=8,所以(7 a)(3-7)=8,从而求出 a = -9.
警示:若把m、n的值代入式子中求a的值较为困难,运算量大,现巧妙地将已知条件变形为整式与结论式子的特点,整体代入,从而达到化繁为简的目的。
例2:若x=1 20072,求多项式(4x3-2010x-2007)2010的值。
解析:∵x=1 20072,∴2x-1=2007。然后两边平方得,4x2-4x-2006=0
即4x3-4x2-2006x=0, 而又有4x2-4x=2006
∴4x3-2010x-2007=(4x3-4x2-2006x) 4x2-4x-2007
=4x2-4x-2007=2006-2007 =-1
∴(4x3-2010x-2007)2010=(-1)2010=1
警示:本题就是充分利用已知条件,把已知条件的变形,使已知条件转变为一个整式即4x3-4x2-2006x=0, 而又有4x2-4x=2006,然后才利用整体代入的方法。
2 整体换元思想
整体换元思想是我们解题的一种重要方法,是把题目中的条件和结论看着一个整体,并用一个新量去替代,使问题转化为对这个新量的研究,能起到化繁为简、化难为易的作用。
用整体换元思想可以解答下列数学问题:1、有理数的运算;2、求整式(或分式)的值;3、因式分解;4、解分式方程(组);5、接高次方程组;6、处理几何问题等等。
例3:分解因式:(x2 5x 2)(x2 5x 3)-12
解析:观察式子中的特点发现可以把式子中的x2 5x用y来代替,即x2 5x=y,则有:原式=(y 2)(y 3)-12=y2 5y-6
=(y 6)(y-1)=(x2 5x 6)(x2 5x-1)
=(x 2)(x 3)(x2 5x-1)
警示:此题若用去括号来解决,出现的次数较高,不易洞察其中的结构,因而增大了因式分解的难度。
例4:已知x、y是正整数,且,xy x y=23,x2y xy2=120,求x2 y2的值。
解析:本题充分利用已知条件,变形为xy(x y)=120,这样可设x y=m,xy=n,则有:m n=23mn=120 ∴m=8n=15 m=15n=8(不符合,舍去)
∴x2 y2=(x y)2-2xy=m2-2n=82-2×15=34。
警示:本题若把已知的两个方程联立为方程组,直接求出x、y不易求出,同时要检验解的合理性,所以比较困难。
3 整体变形思想
在运用整体变形思想时,关键是要弄清变形的目的,变形的方向,变形的过程以及变形的结果等,才能确定如何变形,并对变形过程进行监控。在平时的解题过程中,通常用到的整体变形的方法有:整体配方、整体求倒、整体相加、整体相乘、整体相减和整体构造等,所以整体变形主要应用于化简、求值、证明等。
利用这种思想能较好的解决很多的代数问题和几何问题,我总结的解法有:整体代入思想;整体换元思想;整体变形思想;整体补形思想;整体合并思想;整体约减思想;整体值思想;整体构造思想等等。
1 整体代入思想
在求代数式的值时,通常会遇到各种各样关于求未知数的关系式的条件,若利用常规方法在这些关系式中求出未知数后再代入求值式,其计算很复杂。这时往往需要研究问题的条件和结论的整体形式,挖掘式子结构上的特征,将已知条件进行恰当的变形,或者把一些已知关系作为整体,直接代入求值式中计算,这种思想谋求整体代入,过程简洁明了。
例1:已知m=1 2,n=1-2且(7m2-14m a)(3n2-6n-7)=8,求a的值。
解析:由已知可得m2-2m=1,n2-2n=1,又因为(m2-14m a)(3n2-6n-7)=8,所以(7 a)(3-7)=8,从而求出 a = -9.
警示:若把m、n的值代入式子中求a的值较为困难,运算量大,现巧妙地将已知条件变形为整式与结论式子的特点,整体代入,从而达到化繁为简的目的。
例2:若x=1 20072,求多项式(4x3-2010x-2007)2010的值。
解析:∵x=1 20072,∴2x-1=2007。然后两边平方得,4x2-4x-2006=0
即4x3-4x2-2006x=0, 而又有4x2-4x=2006
∴4x3-2010x-2007=(4x3-4x2-2006x) 4x2-4x-2007
=4x2-4x-2007=2006-2007 =-1
∴(4x3-2010x-2007)2010=(-1)2010=1
警示:本题就是充分利用已知条件,把已知条件的变形,使已知条件转变为一个整式即4x3-4x2-2006x=0, 而又有4x2-4x=2006,然后才利用整体代入的方法。
2 整体换元思想
整体换元思想是我们解题的一种重要方法,是把题目中的条件和结论看着一个整体,并用一个新量去替代,使问题转化为对这个新量的研究,能起到化繁为简、化难为易的作用。
用整体换元思想可以解答下列数学问题:1、有理数的运算;2、求整式(或分式)的值;3、因式分解;4、解分式方程(组);5、接高次方程组;6、处理几何问题等等。
例3:分解因式:(x2 5x 2)(x2 5x 3)-12
解析:观察式子中的特点发现可以把式子中的x2 5x用y来代替,即x2 5x=y,则有:原式=(y 2)(y 3)-12=y2 5y-6
=(y 6)(y-1)=(x2 5x 6)(x2 5x-1)
=(x 2)(x 3)(x2 5x-1)
警示:此题若用去括号来解决,出现的次数较高,不易洞察其中的结构,因而增大了因式分解的难度。
例4:已知x、y是正整数,且,xy x y=23,x2y xy2=120,求x2 y2的值。
解析:本题充分利用已知条件,变形为xy(x y)=120,这样可设x y=m,xy=n,则有:m n=23mn=120 ∴m=8n=15 m=15n=8(不符合,舍去)
∴x2 y2=(x y)2-2xy=m2-2n=82-2×15=34。
警示:本题若把已知的两个方程联立为方程组,直接求出x、y不易求出,同时要检验解的合理性,所以比较困难。
3 整体变形思想
在运用整体变形思想时,关键是要弄清变形的目的,变形的方向,变形的过程以及变形的结果等,才能确定如何变形,并对变形过程进行监控。在平时的解题过程中,通常用到的整体变形的方法有:整体配方、整体求倒、整体相加、整体相乘、整体相减和整体构造等,所以整体变形主要应用于化简、求值、证明等。
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