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浅谈数学中的“转化法”解题技巧

浅谈数学中的“转化法”解题技巧

王鹏飞

中图分类号:A  文献标识码:A  文章编号:(2021)-20-450

“转化法”解题,是指在解题中化具体为抽象、化静为动、化低次为高次、化局部为整体、化个别为一般等方法的一种解题策略。运用这一策略常可使解题过程简洁灵巧,收到事半功倍的效果。下面以一些往年的中考题为例来说明。

一、化具体为抽象,用字母代替数字

有些数学问题,从其本身的数量关系来看,直接寻找解答方法较困难,这是由于特殊的数或量妨碍我们从一般情形去考虑问题,若能用字母代替数字,则能很快获解。

例1你能比较两个数20082009和20092008的大小吗?

为了解决这个问题,我们先把它抽象成一般数学问题,写出它的一般形式,即比较nn+1与(n+1)n的大小(n是自然数)。然后,我们从分析n=1,2,3,……这些简单情况入手,从中发现规律,经过归纳,猜想出结论。

(1)通过计算,比较下列各组中两个数的大小(在空格中填写“>”、“=”、“<”号)。

①12  21;②23  32;③34  43;④45  54;⑤56  65;……

(2)从第(1)题的结果经过归纳,可以猜想出nn+1与(n+1)n的大小关系是(  )。

(3)根据上面归纳猜想得到的一般结论,试比较下列两个数的大小:20082009 20092008。

分析:此题若直接计算显然比较费时费力,而命题者精心设计了一个解题程序,先考虑

它的一般情况中的几个特例,通过计算进行形象思维,再归纳猜想出一般性结论,并应用结论去解决问题,学生很容易得出如下答案:

(1)<、<、>、>、>;

(2)当n<3时,nn+1<(n+1)n;当n≥3时,nn+1>(n+1)n(n是自然数)

(3)>。

二、化静为动,用函数代替方程

方程与函数相比较,函数更具一般性,方程的解可理解为对应函数在某种特定状态下自变量的值。因此当我们研究一个方程时,有时可将它置于函数之中,在变化中解题。

例2方程x2-11x+30+a=0有两个实数根,且两根都大于5,则a的范围是( )

(A)a>0  (B)a≤ 1 4  (C)0

分析:将方程置于函数之中考虑,设y=x2-11x+30+a,其图象是以x= 11 2 为对称轴,开口向上的抛物线,结合图1易知,要使原方程两根都大于5,即抛物线与x轴有交点,且交点在(5,0)的右则,从而有:(1)b2-4ac≥0;(2)当x=5时,y>0.即   b2-4ac=(-11)2-4×1×(30+a)≥0,52-11×5+30+a>0.解得0

三、 化局部为整体,从大处着眼

从表面上看,有些数学题需要局部求出各有关的量,但实际上若从总体上去把握这些量之间的关系,进行整体处理,则解题思路更为明朗、简洁。

例3已知(x+y)2=25,(x-y)2=1,则x2+y2的值为(  )

(A)12.  (B)13.  (C)14.  (D)15.

分析:本题固然可以求出x,y的值,但较繁,也没有这个必要,将x2+y2视为整体,则有   (x2+y2)+2xy=25…………(1)(x2+y2)-2xy=1…………..(2)所以[(1)+(2)]÷2,得x2+y2=13.故应选(B)。

例4、已知实数a、b满足的条件为a2-7a+2=0,b2-7b+2=0,则 b a + a b =

分析:分别求出a、b再求值较繁,将题设中的两个等式进行整体思考,容易知道a≠b时,a、b是方程x2-7x+2=0的两个根,由a+b=7,ab=2得, b a + a b = a2+b2 ab = (a+b)2-2ab ab = 72-2×2 2 =22 1 2 当a=b时,原式=2.

四、借助高次解决低次问题

解数学题通常要将高次问题转化为低次问题,但有时若进行“升次”转化,却能使解答简洁明快。

例5解方程x2+ 9x2 (x-3)2 =27

解:设y= 3x x-3 ,则3(x+y)-xy=0.原方程转化为方程组   x2+y2=27…………(1)xy=3(x+y)…………(2),(1)+(2)×2得(x+y)2-6(x+y)-27=0.∴x+y=9,或x+y=-3.从而有   x+y=9xy=27或   x+y=-3xy=-9第一個方程组无解,解第二个方程组得x1,x2= -3±3 5  2 .经检验知原方程的解为x1,x2= -3±3 5  2 。

例6已知a2-3a+9=0,求a3的值。

分析:联想到立方和公式,作如下转化:∵a2-3a+9=0∴a≠-3∴(a+3)(a2-3a+9)=0即a3+27=0∴a3= —27。本例在实数范围内是无法解决的,这是用“转化”思想巧妙地求出了a3的值。

五、 化三角形为多边形,增加边数

多边形问题常常转化为三角形来处理,但有时将三角形转化为多边形来处理,却显得新颖别致,更具创造性。

例7已知三角形ABC中,AB=AC,AE=CF,求证:EF≥ 1 2 BC.

分析:要证EF≥ 1 2 BC,即要证2EF≥BC。根据这一关系,可想到构造一个以EF长为腰,BC长为底边的等腰三角形,于是可在AC边上接一个倒置的且与△ABC全等的三角形,将三角形转化为平行四边形来解决。

证明:如图2,过A作AD∥且=BC,连结DC,在DC上截取DG=AE,连结EG、FG。则△ABC≌△CDA,△AEF≌△CFG,并且四边形AEGD是平行四边形,故EF=FG,EG=BC。

∵EF+FG≥EG,∴2EF≥BC,即EF≥ 1 2 BC

例8在△ABC中,AD⊥BC,∠BAC=450,BD=2,DC=3.求△ABC的面積。、

分析:(如图3)根据对称性,作△ABE≌△ABD,△ACF≌△ACD,再延长EB、FC相交于G,得正方形AEGF.在Rt△BCG中,设CG=x,则BG=x+1.又BC=5,由勾股定理有BG2+CG2=BC2.即(x+1)2+x2=52.解得x=3(-4舍去),故FG=6.从而AD=AF=FG=6. ∴S△ABC= 1 2 ×5×6=15

六、化直为曲,将直线图形转化为圆

圆具有许多重要的性质,有些直线图形问题转化为圆来处理,极易解决。

例9在凸四边形ABCD中,AB=BC=BD,∠ABC=800,则∠ADC=( )

(A)1400. (B)800.  (C)1000.  (D)1600.

分析:如图4,以B为圆心,BA为半径作圆,则A、D、C都在圆B上,∵∠ABC=800,∴ADC  此处为双箭头 为800的弧,∠ADC所对的弧为2800的弧,于是∠ADC=1400,故选(A)。

例10如图5,在△ABC中,AB=AC=4,P为BC边上任意一点。求证:AP2+PB·PC=16.

分析:如图5,以A为圆心,AB为半径作圆,则C点必在⊙A上,双向延长AP交⊙A于E、F.则由相交弦定理有PB·PC=PE·PF=(AE+AP)(AF—AP)=AB2-AP2.∴AP2+PB·PC=AB2=16.

转化思想在很多辅导书或教材中都有提到过,但因本人孤陋寡闻,未见有详尽论述者。若以上有分类不全、不当或分类交叉现象处,请指正。熟练掌握转化思想能用无限认识有限,用一般现象证特殊现象等等。转化法的解题策略实质上是建立高观点、大视角,在更广阔空间或区域内解决给定的问题,因而值得学生掌握。

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