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理学论文:数学解题中的猜想方法探索

来源: 2017-10-11 14:57

 猜想在数学发展中有着不可忽视的作用,"先猜后证"不仅是研究数学的基本方法,同时也是学好数学、培养创造性才能的重要途径。在数学课堂上适当的应用数学猜想,能够缩短解决问题的时间,开发学生的智力,锻炼学生的数学思维,提高学生的逻辑思维能力,而且还可以培养学生克服困难的坚强意志,自始至终地主动参与、体会数学知识探索的过程。

  本文结合数学解题中由猜想得到的一些数学结论出发,给出了引入猜想的几种方法(渠道)。

  一、猜数字规律

  很多数学题在解答之前学生不知道如何来求解。所以,可借助于数学猜想进行探索。虽然猜想仅是根据直觉做出判断,并不完全可靠,但很多时候猜想可能使我们越过常规思维的步骤,而直接去感受那些未曾出现过的东西,从而找到解题思路。

  有些数学题的内部规律很不明显,学生一时理不出头绪来,感觉很难解出来。这时,老师可以引导学生放弃常规思想,大胆猜想问题中隐含的规律,一旦猜想出其中的规律,问题就迎刃而解了。

  例10 计算: 。

  分析 这道题直接求和太麻烦了,应先让学生仔细观察上式,他们会发现式子 与 中等号左边的式子类似,于是想到把题中的每个加数分别分解成两个分数之差,并且前一个数分解出的减数与后一个数分解出的减数相同,这样就可以逐一消去了。

  因为

  ,

  ,

  ……

  所以

  =

  =

  =

  =

  。

  通过猜想找到规律很容易就解出了这道题,而且也缩短了解题的时间。

  二、猜解题方法

  解题方法是根据问题所提供的信息来确定的,如果问题所提供的信息很隐蔽,不容易发现其内在联系,那么,最好是凭借直觉思维,先猜猜解题方法。

  例11 如钟表上,分针、时针的重叠问题是学生很头痛的问题,教学时,教师可以投影一个钟表,让学生发表自己的意见,可以提示学生:这么难的问题,如果有规律,有公式可套那该有多好!然后教师可以引导学生:钟表一圈可以分为60格,分针每走60格,时针走5格,所以时针是分针速度的 ,那么当分针走了x格(即分钟)时,时针走了 格

  当时间为1时:可得方程

  当时间为2时:可得方程

  当时间为3时:可得方程

  ………………………………………………………

  由此可以猜出:当时间 为时可得方程 。

  在这个公式中,只要给出具体的值,就可以求出,这样什么时间分针和时针相遇就会很容易求出,然后让学生取值验证,正确。那么难的问题用这样一个公式就可以解决。接着教师可以"乘胜追击",时针和分针成角时有没有规律?几个学生讨论后也会给出一个公式: (其中, 表示分钟, 表示时间, 表示时针和分针所成的角度),虽然公式有一定的局限性,但出自学生之手,却也来之不易。

  三、猜问题的结果

  有些开放性问题,没有具体的结论,由于不知道目标是什么,也就无法制定解题方法。所以,应该像波利亚所说那样:"可以在学生做题之前猜测该题结果或者部分'结果',这对寻找解题方向,制定解题策略是非常有用的。"

  分析 如果结论成立,即平面SC 平面BDE则SC就垂直于平面上的所有直线,至少要垂直于其上的两条相交线。SC DE为已知,则SC还要垂直于另一条直线BE或DB。由于E是SC的中点,BS必须BC与相等,这点容易由题设得到,所以此猜想成立。

  要求二面角的平面角,最好在原图中存在。其棱为BD这里有两个角: 先看 ,若是,这就说明CD BD,ED BD。而由于SC垂直平面BDF,得SC BD。再由三垂线定理的逆定理可得CD BD。继续看DE与BD、DE 关系,因为 所以BD垂直平面ASC,DE在平面ASC上,所以BD DE,这样就证出了角EDC为二面角E-DB-C的平面角,再进一步求就可以了。

  通过猜想结果,就可以把求解转化为一个求证题,从而明确了解题方向。而且根据猜出的结果,我们就更容易找到解题方法。

  四、猜特殊性质

  有些问题具有特殊性质,而这些性质往往就是解题的关键,如果可以根据题中所提供的信息,大胆的去猜想,往往可使他们冲破常规思维的束缚,找到解题的关键。

  例13 如图:已知为等边三角形,D、E、F分别在边BC、CA、AB上,且三角形DEF也是等边三角形。那么除已知相等的边以外,还有哪些相等的线段?

  分析AE=BF=CD, AF=BD=CE。题中给出的两个三角形都是等边三角形,因此可以根据等边三角形的特殊性质猜测一下还有相等的线段是:,。然后再证明就可以了。

  这道题就是根据特定图形的特殊性质猜测可能的结果,然后再进行证明就简单多了。

  总之,我们要经常提醒学生,在解题之前,要寻找感觉,要进行猜想。只有敢于探索、敢于创新才会有所发现,因此教师要鼓励学生敢于大胆的猜想,勇于开拓;同时又要培养学生具有科学家们顽强奋斗、不怕失败,勇于拼搏的精神,这也正是《数学课程标准》中的情感态度与价值观的具体体现。

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