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数形结合思想的含义 数与形是数学中两个最古老

数形结合思想的含义数与形是数学中两个最古老、最基本的元素,是数学大厦深处的两块基石,所有的数学问题都是围绕数和形的提炼、演变、发展而展开的:每一个几何图形中都蕴藏着一定的数量关系,而数量关系又常常可以通过图形的直观性作出形象的描述。因此,在解决数学问题时,常常根据数学问题的条件和结论之间的内在联系,将数的问题利用形来观察,提示其几何意义;而形的问题也常借助数去思考,分析其代数含义,如此将数量关系和空间形式巧妙地结合起来,并充分利用这种“结合”,寻找解题思路,使问题得到解决的方法。

正恩格斯曾经说过:"数学是研究现实世界的空间形式和数量关系的一门科学。"在数学领域中包含着两大研究对象,即"数"与"形",这两大研究对象既是对立的又是统一的,它们是数学发展的内在因素。纵观数学知识的发展长河中,数形结合始终是发展的一条主线,并且数与形相结合能够让学生在实际应用中对知识的运用更加广泛和深入。在初中数学教学中教师要特别重视将数形结合的思想渗透到教学环节中,以此来让学生感受到数形结合的伟大力量,促进学生生成数形结合的思想,让学生在以后的数学学习中受益

1.数形结合思想的涵义

“数”早期是古代的计数,现在表示数量的概念;“形”早期是古代的形状,现在表示空

间的概念。家欧几里得用自己毕生精力完成《几何原本》这一千古流芳的巨著,这是体现数形转化的文字资料。柏拉图说过,只有数学存在的实体才具备永恒的可理解性,任何科学都只有建立在几何学带来的概念和模式上,才可以解释现象表面背后的结构和关系。教育家波利亚也曾说:“画一个图,并用符号表示”。

数形结合是把数或数量关系与图形对应起来,借助图形来研究数量关系或者利用数量关系来研究图形的性质,是一种重要的数学思想方法。它可以使抽象的问题具体化,复杂的问题简单化。数形结合包含“以形助数”和“以数辅形”两个方面,其应用大致可以分为两种情形:一是借助形的生动性和直观性来阐明数之间的联系,即以形作为手段,数作为目的,比如应用函数的图象来直观地说明函数的性质;二是借助于数的精确性和规范严密性来阐明形的某些属性,即以数作为手段,形作为目的,如应用曲线的方程来精确地阐明曲线的几何性质等等。

2.数形结合思想的发展

数轴的建立使人们对数与形的统一有了跳跃式的认识,把实数集与数轴上的点集一一对应起来,数可以视为点,点也可以视为数,点在直线上的位置可以数量化,而数的运算,也可以几何化。

在此基础上,笛卡尔又把数轴拓展到了直角坐标系。在高中数学中几乎所有图形都是建立在直角坐标系中,奠基人笛卡儿的主要数学成果都集中在他的“几何学”中。当时的代数学,他觉得它完全从属于法则和公式,不能成为一门改进智力的科学。因此他提出必须把几何与代数的优点结合起来,建立一种“真正的数学”。其核心内容是:把几何学的问题归结成代数形式的问题,用代数学的方法进行计算、证明,从而达到最终解决几何问题的目的。依照这种数学思想他创立了我们现在的“解析几何学”。把相互对立着的“数”与“形”统一起来,使几何曲线与代数方程相结合。从而把线段与数量联系起来,通过线段之间的关系,“找出两种方式表达同一个量,这将构成一个方程”,然后根据方程的解所表示的线段间的关系进行作图。

“数形结合”一词的正式出现与中国数学界的传奇人物华罗庚先生息息相关。华老于1964年1月撰写了《谈谈与蜂房结构有关数学问题》这一科普小册子,书中有一首小词:“数与形,本是相倚依,焉能分作两边飞。数无形时少直觉,形少数时难入微。数形结合百般好,隔离分家万事非;切莫忘,几何代数统一体,永远联系,切莫分离!”[1]。正因为华老在中国数学界的影响力,“数形结合”一词推出后不久,立即获得了数学界的普遍认同,几乎所有的数学教育教学刊物都出现了此词。

3.数形结合思想的运用

应用数形结合的思想,应注意以下数与形的转化:数形结合思想解决的问题常有以下几种:(1)构建函数模型并结合其图象求参数的取值范围;(2)构建函数

模型并结合其图象研究方程根的范围;(3)构建函数模型并结合其图象研究量与量之间的大小关系;(4)构建函数模型并结合其几何意义研究函数的最值问题和证明不等式;(5)构建立体几何模型研究代数问题;(6)构建解析几何中的斜率、截距、距离等模型研究最值问题;(7)构建方程模型,求根的个数;(8)研究图形的形状、位置关系、性质等.常见适用数形结合的两个着力点是:以形助数常用的有:借助数轴;借助函数图象;借助单位圆;借助数式的结构特征;借助于解析几何方法。以数助形常用的有:借助于几何轨迹所遵循的数量关系;借助于运

算结果与几何定理的结合。数形结合思想是解答高考数学试题的一种常用方法与技巧,特别是在解选择题、填空题时发挥着奇特功效,这就要求我们在平时学习中加强这方面的训练,以提高解题能力和速度。

具体操作时,应注意以下几点:(1)准确画出函数图象,注意函数的定义域;(2)

用图象法讨论方程(特别是含参数的方程)的解的个数是一种行之有效的方法,值得注意的是首先要把方程两边的代数式看作是两个函数的表达式(有时可能先作

适当调整,以便于作图),然后作出两个函数的图象,由图求解.这种思想方法体现在解题中,就是指在处理数学问题时,能够将抽象的数学语言与直观的几何图象有机结合起来思索,促使抽象思维和形象思维的和谐复合,通过对规范图形或示意图形的观察分析,化抽象为直观,化直观为精确,从而使问题得到简捷解数形结合思想是指从几何直观的角度,利用几何图形的性质研究数量关系,寻求代数问题的解决方法(以形助数),或利用数量关系来研究几何图形的性质,解决几何问题(以数助形)的一种数学思想. 数形结合思想使数量关系和几何图形巧妙地结合起来,使问题得以解决。

数形结合思想常见的四种类型

1.实数与数轴:实数与数轴上的点具有一一对应关系,因此借助数轴观察数的特点,直观明了。

2.在解方程(组)或不等式(组)中的应用:利用函数图象解决方程问题时,常把方程根的问题看作两个函数图象的交点问题来解决;利用数轴或函数图象解有关不等式(组)的问题直观,形象,易于找出不等式(组)解的公共部分或判断不等式组有无公共解。

3.在函数中的应用:借助于图象研究函数的性质是一种常用的方法,函数图象的几何特征与数量特征紧密结合,体现了数形结合的特征与方法。

4.在几何中的应用:对于几何问题,我们常通过图形,找出边、角的数量关系,通过边、角的数量关系,得出图形的性质等。

典型例题:

解题反思:

本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求二次函数的解析式,一次函数的解析式,等腰直角三角形的判定和性质,三角形相似的判定和性质,勾股定理的应用等,难点在于(3)作辅助线构造出相似三角形和三角形的中位线.

数形结合思想利用几何图形的性质研究数量关系,寻求代数问题的解决途径,或用数量关系研究几何图形的性质,解决几何问题,将数量关系和几何图形巧妙地结合起来,以形助数,以数辅形,使抽象问题直观化,复杂问题简单化,从而使问题得以解决的一种数学思想。

注意由数思形,由形想数,搞清数形关系,做好数形转化。

数学思想方法是数学的精髓,是读书由厚到薄的升华,在复习中一定要注重培养在解题中提炼数学思想的习惯。

决。