【文章內(nèi)容簡介】 有最小值。 當時， 的最小值為分析2 已知的一次式兩邊平方后與所求的二次式有密切關聯(lián)，于是所求的最小值可由等式轉(zhuǎn)換成不等式而求得。解法2 即 即 當且僅當時取等號。 的最小值為分析3 配方法是解決求最值問題的一種常用手段，利用已知條件結合所求式子，配方后得兩個實數(shù)平方和的形式，從而達到求最值的目的。解法3 設 當時，即的最小值為11Oxy圖4－2－2分析4 因為已知條件和所求函數(shù)式都具有解析幾何常見方程的特點，故可得到用解析法求解的啟發(fā)。解法4 如圖4－2－2，表示直線表示原點到直線上的點的距離的平方。顯然其中以原點到直線的距離最短。此時，即所以的最小值為注 如果設則問題還可轉(zhuǎn)化為直線與圓有交點時，半徑的最小值。簡評 幾種解法都有特點和代表性。解法1是基本方法，解法4都緊緊地抓住題設條件的特點，與相關知識聯(lián)系起來，所以具有靈巧簡捷的優(yōu)點，特別是解法4，形象直觀，值得效仿。例4 設求證：分析1 由已知條件為實數(shù)這一特點，可提供設實系數(shù)二次方程的可能，在該二次方程有兩個虛根的條件下，它們是一對共軛虛根，運用韋達定理可以探求證題途徑。證法1 設當時，可得與條件不合。于是有 該方程有一對共軛虛根，設為，于是又由韋達定理知 分析2 由于實數(shù)的共軛復數(shù)仍然是這個實數(shù)，利用這一關系可以建立復數(shù)方程，注意到這一重要性質(zhì)，即可求出的值。證法2 設當時，可得與條件不合，則有 ，即 但 而 即分析3 因為實數(shù)的倒數(shù)仍為實數(shù)，若對原式取倒數(shù)，可變換化簡為易于進行運算的形式。再運用共軛復數(shù)的性質(zhì)，建立復數(shù)方程，具有更加簡捷的特點。證法3 即從而必有簡評 設出復數(shù)的代數(shù)形式或三角形式，代入已知條件化簡求證，一般也能夠證明，它是解決復數(shù)問題的基本方法。但這些方法通常運算量大，較繁。現(xiàn)在的三種證法都應用復數(shù)的性質(zhì)去證，技巧性較強，思路都建立在方程的觀點上，這是需要體會的關鍵之處。證法3利用倒數(shù)的變換，十分巧妙是最好的方法。例5 由圓外一點引圓的割線交圓于兩點，求弦的中點的軌跡方程。分析1 （直接法）根據(jù)題設條件列出幾何等式，運用解析幾何基本公式轉(zhuǎn)化為代數(shù)等式，從而求出曲線方程。這里考慮在圓中有關弦中點的一些性質(zhì)，圓心和弦中點的連線垂直于弦，可得下面解法。解法1 如圖4－2－3，設弦的中點的坐標為，連接，則，在中，由兩點間的距離公式和勾股定理有整理，得 其中圖4－2－3PMBAOyx分析2 （定義法）根據(jù)題設條件，判斷并確定軌跡的曲線類型，運用待定系數(shù)法求出曲線方程。解法2 因為是的中點，所以，所以點的軌跡是以為直徑的圓，圓心為,半徑為該圓的方程為：化簡，得 其中分析3 （交軌法）將問題轉(zhuǎn)化為求兩直線的交點軌跡問題。因為動點可看作直線與割線的交點，而由于它們的垂直關系，從而獲得解法。解法3 設過點的割線的斜率為則過點的割線方程為：. 且過原點，的方程為 這兩條直線的交點就是點的軌跡。兩方程相乘消去化簡，得：其中分析4 （參數(shù)法）將動點坐標表示成某一中間變量（參數(shù)）的函數(shù)，再設法消去參數(shù)。由于動點隨直線的斜率變化而發(fā)生變化，所以動點的坐標是直線斜率的函數(shù)，從而可得如下解法。解法4 設過點的割線方程為：它與圓的兩個交點為，的中點為.解方程組 利用韋達定理和中點坐標公式，可求得點的軌跡方程為：其中分析5 （代點法）根據(jù)曲線和方程的對應關系：點在曲線上則點的坐標滿足方程。設而不求，代點運算。從整體的角度看待問題。這里由于中點的坐標與兩交點通過中點公式聯(lián)系起來，又點構成4點共線的和諧關系，根據(jù)它們的斜率相等，可求得軌跡方程。解法5 設則兩式相減，整理，得 所以 即為的斜率，而對斜率又可表示為化簡并整理，得 其中簡評 上述五種解法都是求軌跡問題的基本方法。其中解法3局限于曲線是圓的條件，而解法5適用于一般的過定點且與二次曲線交于兩點，求中點的軌跡問題。具有普遍意義，值得重視。對于解法5通常利用可較簡捷地求出軌跡方程，比解法4計算量要小，要簡捷得多。二、《解密數(shù)學思維的內(nèi)核》數(shù)學解題的思維過程數(shù)學解題的思維過程是指從理解問題開始，經(jīng)過探索思路，轉(zhuǎn)換問題直至解決問題，進行回顧的全過程的思維活動。 對于數(shù)學解題思維過程，G . 波利亞提出了四個階段*（見附錄），即弄清問題、擬定計劃、實現(xiàn)計劃和回顧。這四個階段思維過程的實質(zhì)，可以用下列八個字加以概括：理解、轉(zhuǎn)換、實施、反思。第一階段：理解問題是解題思維活動的開始。第二階段：轉(zhuǎn)換問題是解題思維活動的核心，是探索解題方向和途徑的積極的嘗試發(fā)現(xiàn)過程，是思維策略的選擇和調(diào)整過程。 第三階段：計劃實施是解決問題過程的實現(xiàn)，它包含著一系列基礎知識和基本技能的靈活運用和思維過程的具體表達，是解題思維活動的重要組成部分。第四階段：反思問題往往容易為人們所忽視，它是發(fā)展數(shù)學思維的一個重要方面，是一個思維活動過程的結束包含另一個新的思維活動過程的開始。數(shù)學解題的技巧為了使回想、聯(lián)想、猜想的方向更明確，思路更加活潑，進一步提高探索的成效，我們必須掌握一些解題的策略。一切解題的策略的基本出發(fā)點在于“變換”，即把面臨的問題轉(zhuǎn)化為一道或幾道易于解答的新題，以通過對新題的考察，發(fā)現(xiàn)原題的解題思路，最終達到解決原題的目的?；谶@樣的認識，常用的解題策略有：熟悉化、簡單化、直觀化、特殊化、一般化、整體化、間接化等。一、 熟悉化策略所謂熟悉化策略，就是當我們面臨的是一道以前沒有接觸過的陌生題目時，要設法把它化為曾經(jīng)解過的或比較熟悉的題目，以便充分利用已有的知識、經(jīng)驗或解題模式，順利地解出原題。一般說來，對于題目的熟悉程度，取決于對題目自身結構的認識和理解。從結構上來分析，任何一道解答題，都包含條件和結論（或問題）兩個方面。因此，要把陌生題轉(zhuǎn)化為熟悉題，可以在變換題目的條件、結論（或問題）以及它們的聯(lián)系方式上多下功夫。常用的途徑有：（一）、充分聯(lián)想回憶基本知識和題型：按照波利亞的觀點，在解決問題之前，我們應充分聯(lián)想和回憶與原有問題相同或相似的知識點和題型，充分利用相似問題中的方式、方法和結論，從而解決現(xiàn)有的問題。（二）、全方位、多角度分析題意：對于同一道數(shù)學題，常?？梢圆煌膫让妗⒉煌慕嵌热フJ識。因此，根據(jù)自己的知識和經(jīng)驗，適時調(diào)整分析問題的視角，有助于更好地把握題意，找到自己熟悉的解題方向。（三）恰當構造輔助元素：數(shù)學中，同一素材的題目，常?？梢杂胁煌谋憩F(xiàn)形式；條件與結論（或問題）之間，也存在著多種聯(lián)系方式。因此，恰當構造輔助元素，有助于改變題目的形式，溝通條件與結論（或條件與問題）的內(nèi)在聯(lián)系，把陌生題轉(zhuǎn)化為熟悉題。數(shù)學解題中，構造的輔助元素是多種多樣的，常見的有構造圖形（點、線、面、體），構造算法，構造多項式，構造方程（組），構造坐標系，構造數(shù)列，構造行列式，構造等價性命題，構造反例，構造數(shù)學模型等等。二、簡單化策略所謂簡單化策略，就是當我們面臨的是一道結構復雜、難以入手的題目時，要設法把轉(zhuǎn)化為一道或幾道比較簡單、易于解答的新題，以便通過對新題的考察，啟迪解題思路，以簡馭繁，解出原題。簡單化是熟悉化的補充和發(fā)揮。一般說來，我們對于簡單問題往往比較熟悉或容易熟悉。因此，在實際解題時，這兩種策略常常是結合在一起進行的，只是著眼點有所不同而已。解題中，實施簡單化策略的途徑是多方面的，常用的有: 尋求中間環(huán)節(jié)，分類考察討論，簡化已知條件，恰當分解結論等。尋求中間環(huán)節(jié)，挖掘隱含條件：在些結構復雜的綜合題，就其生成背景而論，大多是由若干比較簡單的基本題，經(jīng)過適當組合抽去中間環(huán)節(jié)而構成的。因此，從題目的因果關系入手，尋求可能的中間環(huán)節(jié)和隱含條件，把原題分解成一組相互聯(lián)系的系列題，是實現(xiàn)復雜問題簡單化的一條重要途徑。分類考察討論：在些數(shù)學題，解題的復雜性，主要在于它的條件、結論（或問題）包含多種不易識別的可能情形。對于這類問題，選擇恰當?shù)姆诸悩藴剩言}分解成一組并列的簡單題，有助于實現(xiàn)復雜問題簡單化。簡單化已知條件：有些數(shù)學題，條件比較抽象、復雜，不太容易入手。這時，不妨簡化題中某些已知條件，甚至暫時撇開不顧，先考慮一個簡化問題。這樣簡單化了的問題，對于解答原題，常常能起到穿針引線的作用。恰當分解結論：有些問題，解題的主要困難，來自結論的抽象概括，難以直接和條件聯(lián)系起來，這時，不妨猜想一下，能否把結論分解為幾個比較簡單的部分，以便各個擊破，解出原題。三、直觀化策略：所謂直觀化策略，就是當我們面臨的是一道內(nèi)容抽象，不易捉摸的題目時，要設法把它轉(zhuǎn)化為形象鮮明、直觀具體的問題，以便憑借事物的形象把握題中所及的各對象之間的聯(lián)系，找到原題的解題思路。（一）、圖表直觀： 有些數(shù)學題，內(nèi)容抽象，關系復雜，給理解題意增添了困難，常常會由于題目的抽象性和復雜性，使正常的思維難以進行到底。對于這類題目，借助圖表直觀，利用示意圖或表格分析題意，有助于抽象內(nèi)容形象化，復雜關系條理化，使思維有相對具體的依托，便于深入思考，發(fā)現(xiàn)解題線索。（二）、圖形直觀：有些涉及數(shù)量關系的題目，用代數(shù)方法求解，道路崎嶇曲折，計算量偏大。這時，不妨借助圖形直觀，給題中有關數(shù)量以恰當?shù)膸缀畏治?，拓寬解題思路，找出簡捷、合理的解題途徑。（三）、圖象直觀：不少涉及數(shù)量關系的題目，與函數(shù)的圖象密切相關，靈活運用圖象的直觀性，常常能以簡馭繁，獲取簡便，巧妙的解法。四、特殊化策略所謂特殊化策略，就是當我們面臨的是一道難以入手的一般性題目時，要注意從一般退到特殊，先考察包含在一般情形里的某些比較簡單的特殊問題，以便從特殊問題的研究中，拓寬解題思路，發(fā)現(xiàn)解答原題的方向或途徑。五、一般化策略所謂一般化策略，就是當我們面臨的是一個計算比較復雜或內(nèi)在聯(lián)系不甚明顯的特殊問題時，要設法把特殊問題一般化，找出一個能夠揭示事物本質(zhì)屬性的一般情形的方法、技巧或結果，順利解出原題。六、整體化策略所謂整體化策略，就是當我們面臨的是一道按常規(guī)思路進行局部處理難以奏效或計算冗繁的題目時，要適時調(diào)整視角，把問題作為一個有機整體，從整體入手，對整體結構進行全面、深刻的分析和改造，以便從整體特性的研究中，找到解決問題的途徑和辦法。七、間接化策略所謂間接化策略，就是當我們面臨的是一道從正面入手復雜繁難，或在特定場合甚至找不到解題依據(jù)的題目時，要隨時改變思維方向，從結論（或問題）的反面進行思考，以便化難為易解出原題。數(shù)學解題思維過程 數(shù)學解題的思維過程是指從理解問題開始，從經(jīng)過探索思路，轉(zhuǎn)換問題直至解決問題，進行回顧的全過程的思維活動。在數(shù)學中，通?？蓪⒔忸}過程分為四個階段：第一階段是審題。包括認清習題的條件和要求，深入分析條件中的各個元素，在復雜的記憶系統(tǒng)中找出需要的知識信息，建立習題的條件、結論與知識和經(jīng)驗之間的聯(lián)系，為解題作好知識上的準備。 第二階段是尋求解題途徑。有目的地進行各種組合的試驗，盡可能將習題化為已知類型，選擇最優(yōu)解法，選擇解題方案，經(jīng)檢驗后作修正，最后確定解題計劃。 第三階段是實施計劃。將計劃的所有細節(jié)實際地付諸實現(xiàn)，通過與已知條件所選擇的根據(jù)作對比后修正計劃，然后著手敘述解答過程的方法，并且書寫解答與結果。第四階段是檢查與總結。求得最終結果以后，檢查并分析結果。探討實現(xiàn)解題的各種方法，研究特殊情況與局部情況，找出最重要的知識。將新知識和經(jīng)驗加以整理使之系統(tǒng)化。所以：第一階段的理解問題是解題思維活動的開始。第二階段的轉(zhuǎn)換問題是解題思維活動的核心，是探索解題方向和途徑的積極的嘗試發(fā)現(xiàn)過程，是思維策略的選擇和調(diào)整過程。第三階段的計劃實施是解決問題過程的實現(xiàn)，它包含著一系列基礎知識和基本技能的靈活運用和思維過程的具體表達，是解題思維活動的重要組成部分。第四階段的反思問題往往容易為人們所忽視，它是發(fā)展數(shù)學思維的一個重要方面，是一個思維活動過程的結束包含另一個新的思維活動過程的開始。通過以下探索途徑來提高解題能力：（1） 研究問題的條件時，在需要與可能的情況下，可畫出相應圖形或思路圖幫助思考。因為這意味著你對題的整個情境有了清晰的具體的了解。（2） 清晰地理解情境中的各個元素；一定要弄清楚其中哪些元素是給定了的，即已知的，哪些是所求的，即未知的。（3） 深入地分析并思考習題敘述中的每一個符號、術語的含義，從中找出習題的重要元素，要圖中標出（用直觀符號）已知元素和未知元素，并試著改變一下題目中（或圖中）各元素的位置，看看能否有重要發(fā)現(xiàn)。（4） 盡可能從整體上理解題目的條件，找出它的特點，聯(lián)想以前是否遇到過類似題目。（5） 仔細考慮題意是否有其他不同理解。題目的條件有無多余的、互相矛盾的內(nèi)容？是否還缺少條件？（6） 認真研究題目提出的目標。通過目標找出哪些理論的法則同題目或其他元素有聯(lián)系。（7） 如果在解題中發(fā)現(xiàn)有你熟悉的一般數(shù)學方法，就盡可能用這種方法的語言表示題的元素，以利于解題思路的展開。以上途徑特別有利于開始解題者能迅速“登堂入室”，找到解題的起步點。在制定計劃尋求解法階段，最好利用下面這套探索方法：（1） 設法將題目與你會解的某一類題聯(lián)系起來。或者盡可能找出你熟悉的、最符合已知條件的解題方法。（2） 記?。侯}的目標是尋求解答的主要方向。在仔細分析目標時即可嘗試能否用你熟悉的方法去解題。（3） 解了幾步后可將所得的局部結果與問題的條件、結論作比較。用這種辦法檢查解題途徑是否合理，以便及時進行修正或調(diào)整。（4） 嘗試能否局部地改變題目，換種方法敘述條件，故意簡化題的條件（也就是編擬條件簡化了的同類題）再求其解。再試試能否擴大題目條件（編一個更一般的題目），并將與題有關的概念用它的定義加以替代。（5） 分解條件，盡可能將分成部分重新組合，擴大騍條件的理解。（6） 嘗試將題分解成一串輔助問題，依次解答這些輔助問題即可構成所給題目的解。