极端化思想方法在探索性问题中的应用

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  探索性问题以“条件的不完备性、结论的不确定性、规律的不明显性、方法的灵活多样性、思维的开放发生性”,展示了广阔的知识和能力空间,以上的特点,也就是探索性问题求解的难度所在,而极端化思想方法是根据“特殊性存在于普遍性之中”的思想基础,按“问题的一般普通化过程,存在特殊情形”的规律,探求适合一般条件的规律或结果的一种解题方法,是直观思维的结果。极端化的途径一般有变量的定值极端化和图形的定位极端化两种,通过对特殊值或特殊位置的细致观察、全面分析、合理归纳、准确猜测、系统论证,使极端情形显示出直观、简捷的作用,在错综复杂的关系中找到求解方法,使问题解决。
  现举两例如下:
  例1:设x+2z=3y,试判断代数式x2-9y2+4z2+4xz的值是不是定值?如果是定值,求出它的值;否则请说明理由。
  分析:本题中的条件x+2z=3y是一个三元一次方程,有无数个解,由此可以试探:如果代数式x2-9y2+4z2+4xz的值是定值,则不论是哪一组适合方程x+2z=3y的x、y、z值代入,其值保持不变,即为定值,反之,若有一例值不同,则说明其值不确定。这样,可以最简单的几组值尝试:
  若x=y=z=0,代入,得x2-9y2+4z2+4xz=0;
  若x=y=z==1,代人,得x2-9y2+4z2+4xz=0:
  若x=-1,y=1,z=2,代人,得x2-9y2+4z2+4xz=0;
  若以上三组的x、y、z值具有随意性,由此,通过观测,猜测在x=2z=3y的条件下,代数式x2-9y2+4z2+4xz的值是定值0,这样,也就探求得在具体求解中,通过条件变换,将x2-9y2+4z2+4xz中的相应项消去,得值为零。
  解:直接由3y=x+2z代人
  原式=x2-(3y)2+4z2+4xz=x2-(x+2z)2+4z2+4xz
  =x2-x2-4xz+4xz+4z2+4xz=0
  极端化思想方法,要通过观察、探索、尝试,从一般过渡到特殊,随后由特殊验证普遍性,这样,才能通过特殊情形的极端化,探求出问题解决的结果。
  例2:如图一,已知半径为2的⊙A的圆心在半径为5的O上移去吧,⊙O的任一弦PQ切⊙A于B,连结PA、QA,试猜想PA QA的值+并证明猜想结果。
  分析:本题的表面现象是动圆⊙A与动弦PQ相切,问题中交织着二个变化情景,但通过观察发现,PA、QA的大小与⊙A所处位置无关,只与PQ位置有关,由此可以尝试在PQ的极端位置,PA⊙QA的值,不妨设点B与点Q重合。
  (1)若PQ切⊙A的切点B与两圆交点之一重合
  (如图二),则PA=BA=2,
  且PA⊥PQ连结AQ,
  则AQ是⊙O直径,QA=10,
  所以PAQA=10×2=20
  此极端位置在符合题设大前提的条件下,猜测出欲求结果,但还不能验证一股情形下,无规律,由此,尝试另一特殊位置。
  (2)若PQ切⊙A的切点B在过圆心A、O的直径AC上(如图三),则PQ⊥AB,即PQ⊥AC,所以PA=QA,连PC,在Rt△PAC中,∠CPA=Rt∠,
  PAQA=PA2=ABAC=2×10=20
  此特殊位置,不但验证了第一特殊情形的结果,从中还发现△PAC∽△BAQ具有一般性,为此,类推至一般情形验证。
  解:当PQ切OA于任一点B时作⊙O直径AC,
  分别连结PA、AB
  则△PAC∽△BAQ
  所以PAQA=BACA=20
  以上两例,运用极端化思想,在符合题设条件下,以特殊值或特殊位置的情形,通过探测、尝试,猜想出问题结果,随后验证到一般情形。在此,应预防的是将题设条件的特殊化,而出现负面极端化。
  
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