人們習慣的思維方式是正向思維,即從條件手,進行正面的推導和論證,使問題得到解決.但有些數(shù)學問題,若直接從正面求解,則思維較易受阻,而“正難則反,順難則逆,直難則曲”是突破思維障礙的重要 策略.
數(shù)學中存在著大量的正難則反的切入點.數(shù)學中的定義、公式、法則和等價關(guān)系都是雙向的,具有可逆性;對數(shù)學方法而言,特殊與一般、具體與抽象、分析與綜合、歸納與演繹,其思考方向也是可逆的;作為解題策略,當正向思考困難時可逆向思考,直接證明受阻時可間接證明,探索可能性失敗時轉(zhuǎn)向考察不可能性.由正難則反切入的具體途徑有:
1.定義、公式、法則的逆用;
2.常量與變量的換位;
3.反客為主;
4.反證法等.
【例題求解】
【例1】 已知 滿足 ,那么 的值為 .
(河南省競賽題)
思路點撥 視 為整 體,避免解高次方程求 的值.
【例2】 已知實數(shù) 、 、 滿足 ,且 求 的值.
(第四屆《學習報》公開賽試題)
思路點撥 顯然求 、 、 的值或?qū)で?、 、 的關(guān)系是困難的,令 ,則2002= ,原等式就可變形為關(guān)于 的一元二次 方程,運用根與系數(shù)關(guān)系求解.
注:(1)人們 總習慣于用凝固的眼光看待常量與變量,認為它們涇渭分明,更換不得,實際上將常量設為變量,或?qū)⒆兞繒簳r看作常 量,都會給人以有益的啟示.
(2) 人的思維活動既有“求同”和“定勢”的方面,又有“求異”和“變通”的方面.求同與求異,定勢與變通是人的思維個性的兩極,充分利用知識和方法的雙向性,是培養(yǎng)思維能力的重要途徑.
正難則反在具體的解題中,還表現(xiàn)為下列各種形式:
(1)不通分母通分子;
(2)不求局部求整體;
(3)不先開方先平方;
(4)不用直接挖隱含;
(5)不算相等算不等;
(6)不求動態(tài)求靜態(tài)等.
【例3】 設 、 、 為非零實數(shù),且 , , ,試問: 、 、 滿足什么條件時,三個二次方程中至少有一個方程有不等的實數(shù)根.
思路點撥 如從正面考慮,條件“三個方程中至少有一個方程有不等的實數(shù)根”所涉及的情況比較復雜,但從其反面考慮情況卻十分簡單,只有一種可能,即三個方程都沒 有實數(shù)根,然后從全體實數(shù)中排除三個方程都無實數(shù)根的 、 、 的取值即可.
注:受思維定勢的消極影響,人 們在解決有幾個變量的問題時,總抓住主元不放,使有些問題的解決較為復雜,此時若變換主元,反客為主,問題常常能獲得簡解.
【例4】 已知一平面內(nèi)的任意四點,其中任何三點都不在一條直線上,試問:是否一定能從這樣的四點中選出三點構(gòu)成一個三角形,使得這個三角形至少有一內(nèi)角不大于45°?請證明你的結(jié)論. (江蘇省競賽題)
思路點撥 結(jié)論是以疑問形式出現(xiàn)的,不妨先假定是肯定的,然后推理.若推出矛盾,則說明結(jié)論是否定的;若推不 出矛盾,則可考慮去證明結(jié)論是肯定的.
【例5】 能夠找到這樣的四個正整數(shù),使得它們中任兩個數(shù)的積與2002的和都是完全平方數(shù)嗎?若能夠,請舉出一例;若不能夠,請說明理由.
(北京市競賽題)
思路點撥 先假設存在正整數(shù) , , , 滿足 ( , =1,2,3,4,m為正整數(shù)).運用完全平方數(shù)性質(zhì)、奇偶性分析、分類討論綜合推理,若推出矛盾,則原假設不成立.
注:反證法是從待證命題的結(jié)論的反面出發(fā),進行推理,通過導出矛盾來判斷待證命題成立的方法,其證明的基本步驟是:否定待證命題的結(jié)論、推理導出矛盾、肯定原命題的結(jié)論.
宜用反證法的三題特征是:
(1)結(jié)論涉及無限;
(2)結(jié)論涉及唯一性;
(3)結(jié)論為否定形式;
(4)結(jié)論涉及“至多,至少”;
(5)結(jié)論以疑問形式出現(xiàn)等.
學力訓練
1.由小到大排列各分數(shù): , , , , , 是 .
2.分解因式 = .
3.解關(guān)于 的方程: ( ≥ )得 = .
4. 的結(jié)果是 .
5.若關(guān)于 的三個方程, , , 中至少有一個方程有實根,則m的取值范圍是 .
6.有 甲、乙兩堆小球,如果第一次從甲堆拿出和乙堆同樣多的小球放到乙堆,第二 次從乙堆拿出和甲堆剩下的同樣多的小球放到甲堆,如此挪動4次后,甲、乙兩堆小球恰好都是16個,那么,甲、乙兩堆最初各有 多少個小球?
(重慶市競賽題)
7.求這樣的正整數(shù) ,使得方程 至少有一個整數(shù)解.
(上海市競賽題)
8.某班參加運動會的19名運動員的運動服號碼恰是1~19號,這些運動員隨意地站成一個圓圈,則一定有順次相鄰的3名運動員,他們運動服號碼之和不小于32,請說明理由.
9.如正整數(shù) 和 之和是 ,則 可變?yōu)?,問能不能用這種方法數(shù)次,將22 變成2001?
(世界城際間數(shù)學聯(lián)賽題)
10.證明:如果整系數(shù)二次方程 a ( )有有理根,那么 , , 中至少有一個是偶數(shù).
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