初中数学中的转化思想

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  【中图分类号】G63.23 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089(2013)29-0-02
  数学思想是数学的生命和灵魂,是数学内容的进一步的提炼和概括,是对数学内容的本质认识。数学思想是数学发现、发明的关键和动力,更是提高数学解题能力的根本所在。因此在教学中要注意向学生渗透这种数学思想,培养学生用数学思想方法解决问题的意识。
  初中数学的主要思想是方程思想、转化思想、分类思想、函数思想、建模思想、数形结合思想等。本文重点是谈转化思想。那么什么是转化思想?所谓转化思想,通常是将未知问题转化为已知问题,将抽象的问题转化为具体的问题,将实际问题转化为数学问题,也常常在不同的数学问题之间互相转化,可以说在解决数学问题时转化思想几乎无处不在。
  一、转化思想在实践教材中的体现
  在数与式这一块处处体现着这种数学思想,如:有理数的减法就是利用“相反数”这一概念,转化为加法来去处,得到减法法则:减去一个数等于加上这个数的相反数。这一转化使得加减法得到统一。有理数的除法就是利用“倒数”这一概念转化为乘法来去处,得到了除法法则:除以一个不为零的数等于乘以这个数的倒数。从而使得乘除法得到了统一。从代数式的角度看整式是基础,分工问题在许多情况下都是通过转化为整式问题去解决。如解分式方程就是通过去分母将分式方程转化为整式方程。在方程中,最基础的方程是一元一次议程,出现多元议程,通过加减消元或代入消元,逐步转化为一元方程,如果是二次或高次方程,通过配方或因式分解将高次转化为低次,最后转化为一元一次方程。这种转化实现了从复杂向简单的转化。在几何学习中转化思想也无处不在,任何一个新的定理的证明都要高潮转化为已学过和公理或定理去解决。如学习了“两条直线被第三条直线所截,如果同位角相等,那么这两条直线平行”这个公理后,紧接着:若两条直线被第三条直线所截,若内错角相等,那么这两条直线平行吗?若平行,试说出理由。它的说理过程,就是由内错角相等,转化到同位角相等,通过同位角相等,来肯定这两条直线平行,如果学生不能理解和领会这种数学思想,就不知从何处入手。三角形是直线型的基础,许多图形的面积计算都是转化到三角形的面积计算,就连圆上的有关计算都是转化为直角三角形去解决。又如多边形的内角和的计算,其实质还是转化到三角形内角和,通过三角形内角和去解决。
  又如数是一个抽象概念,温度是多少度,这筐水果有多少斤,人们发明了温度计、秤,把抽象的概念通过直观的世界去表达,产生了数轴。又如统计表转化为统计图,达到了数与形的完美结合。
  二、转化思想在解题中的应用
  1、生疏问题向熟悉问题转化
  生疏问题向熟悉问题转化是解题中常用的思考方法。解题能力实际上是一种创造性的思维能力,而这种能力的关键是能否细心观察,运用过去所学的知识,将生疏问题转化为熟悉问题。因此作为教师,应深刻挖掘量变因素,将教材抽象程度利用学过知识,加工到使学生通过努力能够接受的水平上来,缩小接触新内容时的陌生度,避免因研究对象的变化而产生的心理障碍,这样做常可得到事半功倍的效果。
  例1:解方程x+2=3
  分析:在学一元一次方程解法前,我们会解的只有加减法,于是,通过逆向思维把加法化为逆运算减法x=3-2,很容易把生疏的方程转化为熟悉的减法,从而解决问题。
  例2∶已知两圆内切于T,过T点的直线交小圆于A,交大圆于B
  求证∶TA:TB为定值
  分析∶过T点的直线绕T旋转形成无数个不同的位置,其中过T的直径每个圆只有一条,要证TA:TB为定值,先将直线TAB过圆心,这时TA’:TB’=r:R在过T点任作一条直线交小圆于A,交大圆于B,连接AA、BB’,即可把要求解的TA:TB为定值转化为证明三角形相似或证明平行线对应线段成比例。
  2、化部分为整体
  已知x2-x-1=0,则代数式-x2+x+2009的值为多少?
  把X2-x-1=0看成整体,-x2+x+2009中可变出这个整体,即可变为
  -(X2-x-1)-1+2009把(X2-x-1)看作整体为0,代入-(X2-x-1)-1+2009中
  得出结果为2008。
  3、复杂问题转化为简单问题
  复杂问题简化是数学解题中运用最普通的思考方法。一个难以直接解决的问题,通过深入观察和研究,转化为简单问题迅速求解。
  例2:解方程2(x2-1)-5(x2-1)+6=0
  分析:此方程形式较复杂,可通过换元化为简单方程。
  令x2-1=y,则2y-5y+6=0,通过换元转化为会解的一元二次方程可进一步求解。
  4、高次转化为低次
  例:解方程x4-5x2+6=0
  分析:这是一道一元高次方程,可通过换元进行降次,转化为会解的一元二次方程
  设X2=Y则上式变为会解的一元二次方程Y2-5Y+6=0,在进一步来解。
  5、实际问题转化为数学问题
  重视数学知识的应用,加强数学与实际的联系,是近年来数学教改的一个热点,已成为我国教育改革的一个指导思想,也是新大纲强调的重点之一。新编教材在加强用数学的意识方面也作了改进,理论联系实际是编写教材的重要原则之一,教材注意把数学知识应用到相关学科和生活、生产实际中去,引导学生在解决实际问题过程中提高分析问题和解决问题的能力。进入九十年代中后期来,应用问题在中考的地位已经确立,并且也越来越重要。在解决实际问题时,要重在分析的关系,培养学生应用数学能力。
  例:甲乙两个仓库要向两地A.B两地运送水泥,已知甲库可调出100吨水泥,乙库可调出80吨水泥;A地需70吨水泥,B地需110吨水泥;两库到A、B两地的路程和运费如下表∶   路程(千米) 运费(元/吨千米)
  甲库 乙库 甲库 乙库
  A地 20 15 12 12
  B地 25 20 10 8
  (1)设甲库运往A地水泥X吨,求总运费(Y元)关于X的函数关系式;
  (2)当甲、乙两库各运往A、B两地多少吨水泥时,总运费最省?最省的运费是多少?
  解∶(1)设甲库运往A地水泥X吨,则∶运往B地就是(100-X)吨,乙地运往A地为(70-X),乙地运往B地(10+X)吨。
  所以总费用为:Y=20×12X+15×12(70-X)+25×10(100-X)+20×8(10+X)
  即Y=-30X+39200
  (2)上述一次函数中,
  Y的值随X的增大而减小,
  X=70时,总运费(Y元)最小,为37100元。
  6、一般与特殊的转化
  例5:如图,在△ABC中,AB=5,AC=7,∠B=60°,求BC的长。
  分析:直角三角形是三角形中最特殊,最简单的情景,因此,构造Rt△解题是转化的重要策略,如图过A作AD⊥BC于D,此题便迎刃而解。
  7、数与形的转化
  例6:①一个多边形的内角和是其外角和的3倍,则这个多边形是几边形?
  ②一次函数Y=KX一定过那一点,当K>0时此函数在那个象限?
  分析:①题属于用代数方法来解决几何问题(可列方程);
  ②题属于用几何方法来解决代数问题(可用坐标系画出此一次函数的大致图象再回答,这样把数与形结合起来较直观。)
  再如下例:
  综上所述,数学转化思想是中学数学教育中最活跃,最实用的。其它的如不规则转化为规则,动与静的转化都是数学中的转化思想,此外,转化思想在立体几何中也应用普遍如图形与符号的转化,维度的转化,变量与不变量的相互转化等等就不一一举例。我们在教学中还应合理组织教学活动,加强新旧知识的联系;摒弃“题海战”的教学模式;重视解题思路的概括解题。这对学生各种思维能力(包括数学转化能力)的提高也同样是有益的。其实多数学问题的解决都要运用转化思想,教师在平时的教学中要善于引导和鼓励学生在学习上和生活中经常运用转化思想,学习上,善于运用转化思想的同学,将能解决更多的数学问题,将有更浓厚的学习兴趣。生活中,善于运用转化思想的同学,将变得越来越聪明,越来越富有创造性,这正是我们每位教育工作者所期待的东西,正是教育的归宿,教育的目的。所以要重方法,而不要重题海。
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