论初中数学解题教学中逆向思维的应用
摘要
关键词
初中数学;解题能力;逆向思维;应用方法
正文
引言:
新时代教育强调教师应当将教学重点放在对学生解题思维的培养上,要向学生详细分析解题思路、解题技巧,来培养学生灵活的解题思维,而不能让学生通过题海战术里获得固化的解题经验,杜绝机械性、重复性习题。逆向思维解题就是其中之一,很多习题在正向思维推理是比较困难,但是运用逆向思维推理则可以很轻巧地解答。
一、学生解题逆向思维培养的重要价值
(一)有利于提升学生的解题能力
在解题教学中,教师向学生传输逆向思维,最直观的表现就是能够提升学生的习题解答能力,学生的解题思路更透彻,可以从逆向角度进行推演,也可进行反推验算等,都是学生数学应用与解题能力提升的表现。学生解题能力的提高,也将持续提升他们的学习自信心,促使他们深度融入到数学学习中[1]。
(二)有利于拓展学生的思维能力
培养学生解题逆向思维,除了增加学生的解题能力之外,还有利于拓展学生的思维能力,学生对问题的剖析角度也将更加多样,能够从问题的对立面去进行反推,即能够从条件正向推理到结果,也能够从结果推演过程,让学生可以从逆向的思维路径去研究一个数学问题。逆向思维是一种打破常规的思维能力,是一种创新型的思维过程,这将大大拓展学生的思维能力,让学生终身受益[2]。
(三)有利于加深学生的数学认识
数学知识模型虽然是抽象的,是一个个数学符号,但是数学知识模型却是存在本质内涵与特征的,是有标准的,是有规律的,初中数学教学就是为了促使学生更好的理解数学抽象,梳理知识模型结构。而在习题解答教学中,虽然习题千变万化,一些习题看似非常难解,但习题演练的目的并不是为了为难学生,而是锻炼学生对数学知识模型的认识以及对数字的敏感,因而,一些情况下,充分利用逆向思维进行解题,能够促使学生加强对数学知识模型的认识[3]。
二、初中数学解题教学中逆向思维的应用
(一)逆向应用公式定理进行解答
案例1:计算的结果
分析:观察此题的类型,和分式的减法法则很相似 =
,因此,可以逆向运用公式定理,对题干中的信息进行分解简化,再进行简便运算。
解答:
=(1)+(
)+(
)+(
)+……+(
)+(
)
=
=
(二)逆向思维进行代数求值
案例2:已知x-y=2,=1,求x2y-xy2的值
分析:一般而言,从根据题干中关于x、y两个变量的两个关系式,联立进行消元计算即可求出x与y的值,但本题计算起来会比较困难,不妨采用逆向解题思路,先对x2y-xy2进行初步分解,观察其是否有简便计算方法,如有,则运用简便计算即可,如无,则返回进行正向计算。
解答:x2y-xy2=xy(x-y)
已知x-y=2,只需求得xy的值即可
又∵ =1,对其去分母,
=
(xy)=y-x=xy
∴xy=y-x=-(x-y)=-2
∴x2y-xy2=xy(x-y)=-22=-4
案例3:已知m-n=1,求m2-2n-n2=?
分析:与案例2同理,出现m、n两个变量的一个关系式,则可将其中一个变量用另一个变量来表示,正向推理带入到习题解答中即可,但是也可用逆行思维来进行解答,观察到结尾式子,发现它与平方差公式的基本形式非常相像,因此可以想尝试对结尾m2-2n-n2的式子进行分解、观察,观察其是否有简便的计算方法,如有则进行简便计算,如无则返回进行正向计算。
解答:m2-2n-n2=(m+n)(m-n)-2n
∵m-n=1
∴(m+n)(m-n)-2n=(m+n)-2n=m-n=1
(三)逆向思维进行幂运算
案例4:已:2a=3,3b=2,求的值等于多少?
解析:运用逆向思维进行幂运算,和上述案例2与案例3代数求值的本质都是一样的,都需要从结尾的式子来入手,而不是一开始就从条件进行解析。并且相较于代数运算,幂运算更需要的正向直接计算难度非常大,更需要巧妙运用逆行思维进行解答才行。在解答时,对本题结尾的式子先进行分解,再去寻找未知或需求的项,再根据条件进行验算。
解答: =
=
∵2a=3
∴(2a)b=2ab=3b=2
∴ab=1
∴ =
=
=1
案例5:已知2a=5,2b=10,2c=80,求2019a-4039b+2020c的值是多少?
解析:当得知题干中出现2a=5,2b=10,2c=80,它们的底数都是2,即为同底数幂运算,幂运算法则为:同底数幂相乘,底数不变,指数相加;同底数幂相除,底数不变,指数相加,可便于得到a、b、c之间的关系式。明确了这一概念之后,再从结尾的算式入手,发现2019、4039、2020这是三个数字有明确的关系,因此可以尝试着对结尾2019a-4039b+2020c式子进行拆解后观察是否可简便运算。
解答:2019a-4039b+2020c
=2019a-2019b-2020b+2020c
=2019(a-b)+2020(c-b)
∵2a÷2b=2a-b=5÷10=0.5=2-1
∴a-b=-1
同理∵2c÷2b=2c-b=80÷10=8=23
∴=c-b=3
∴2019a-4039b+2020c=2019(a-b)+2020(c-b)
=2019×-1+2020×3=4041
(四)逆向思维解答几何问题
案例6:如下图1所示,已知AB与EC平行,长方形底为10厘米,高为8厘米,那么求阴影部分面积是多少?
图3.
解析:运用逆向思维进行推演,从结尾去推导条件。即①△OBC和△OAE“好似”有一定关系,如果△OBC和△OAE面积一样,则阴影面积为长方形面积的一半。②要求证△OBC和△OAE一样,可通过梯形蝴蝶定理(任意一个梯形的两条对角线把梯形分成四个三角形,左右三角形和上下三角形面积相等)来证明。③首先要明确四边形AECB为梯形即可。按照这一逆向的思维路径,再从正向展开推理即可。
解答:∵AB与EC平行
∴四边形AECB为梯形
∵梯形AECB中,AC和BE为对角线
∴根据梯形蝴蝶定理可得S△OBC=S△OAE
∴S△EBC=S△EOC+S△BOC=S△EOC+S△OAE=S△AEC
∴S△AEC=10×8÷2=40cm2
(五)逆向思维进行换元计算
案例7:证明不等式+7<8
解析:对本式子来说,即可假设原不等式+7<8
,即
+7-8
<0,对此进行计算或证明即可。同时观察到原式子非常繁杂,但都是以
为基底的变形,那么就考虑围绕
进行换元,只需要证明换元后的不等式成立,即可证得原不等式成立。
解答:设为a,则原不等式转化为a2+7<8a
假设不等式+7<8
成立,则a2+7-8a<0
因式分解得到(a-1)(a-7)<0
即1<a<7时,征得+7<8
成立
而必然存在1<<7,所以
+7<8
成立
(六)逆向思维进行反向证明
案例8:已知a+b+c=1,a2 +b2+c2>1,求证a、b、c至少有一个是负数。
解析:对于证明题或者求解题,正向证明或求解不顺利,则可运用逆向思维,运用反证法,对某一个因素作为变量进行分析,假设它与事例中的状态相反,再去顺着便于计算的方向去进行求解或证明,如果求解不出或求解与原条件不符,或证明所需条件与原条件发生矛盾,则可证明假设出错[4]。对本题来说,可先假设方程a、b、c不存在有一个是负数,再一步步去进行拆解运算,最后判断或证明即可。
解答:假设:a、b、c不存在有一个是负数
即a、b、c≥0
∵a+b+c=1
∴(a+b+c)2=1
(a+b+c)2=a2 +b2+c2+2ab+2ac+2bc=1
∵假设a、b、c≥0,则必然存在2ab+2ac+2bc≥0
∴必然存在a2 +b2+c2≤1
与题干中a2 +b2+c2>1矛盾
∴a、b、c至少有一个是负数
三、结束语
通过逆向思维,可以助力学生站在另一个角度去观察和理解数学模型,从而对数学概念产生更加深刻和全面的认识,将大大提升学生的解题能力,同时培养学生的思维能力,意义重大。
参考文献
[1]薛艳.打破定势不走寻常路——例谈“逆向思维”在初中数学解题教学中的应用[J].读写算,2023,(33):36-37+91.
[2]郑健煌.初中数学解题教学中逆向思维的应用探讨[J].数理天地(初中版),2023,(01):57-59.
[3]谢欣宇.探讨初中数学解题中逆向思维的应用[J].理科考试研究,2022,29(12):11-13.
[4]梁玲.初中数学解题中逆向思维的应用[J].数理天地(初中版),2022,(16):51-52.
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