从“2024中考数学”看核心素养:代数推理

文摘   2024-07-07 13:14   上海  

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《义务教育数学课程标准(2022年版)》中指出:“要关注基于代数的逻辑推理,如代数运算规律的论证、韦达定理的论证、基于图像的函数想象.”

代数推理侧重于数与式、方程与不等式、函数等内容的运算、变形、证明,抽象程度较高,并且不同的代数推理中涵盖着不同的推理思想,如从若干运算结果中归纳出运算的法则就是归纳推理;根据有理数的运算法则得到无理数的运算法则就是类比推理;根据运算律推演出多项式相乘的运算法则就是演绎推理.这样,代数推理就可以通过运用相应的运算法则和运算规律解决数学问题。

在沪教版二期课改教材中在七年级第九章整式单元中以“字母表示数”的问题4体现了代数推理,可以用字母来表示图形的变化规律。除此以外,我们还可以用字母表示一类数,进行规律探索,这类问题的难度会更加高。


01


数与式中的代数推理

规律探索问题

思路点拨:2024重庆第6题虽然是一道“跨学科”问题,但是其中融入了代数推理,即根据结构模型图进行规律推断。

诸如此类的问题还有2024安徽第18题:

思路点拨:2024安徽第18题是一道“纯”规律归纳问题,第(1)问中对于24的拆分可以依照表格中的规律进行书写,进而一般化,即推导出4n的拆分规律;第(2)问中根据题意将两式的平方差转化为4得倍数,进而得出答案。

分类讨论问题

思路点拨:2024河北第15题不仅融入了数学史背景,还考察了学生通过数学阅读归纳算理和算法。
本题的第1个难点是结合图1和题意明晰计算规律;第2个难点是要用字母表示出“”,不妨设上面的三位数为100x+10y+z,下面两位数为10m+n。根据ny=2,结合所有的字母都是正整数,可以设n=1,y=2或n=2,y=1,通过分类讨论进行计算。

诸如此类用字母表示整数的还有2024重庆第18题,对于代数推理的要求更高:

思路点拨:2024重庆18题的背景是新定义,需要通过阅读理解“方减数”的意义。根据m和n都是两位数,m和n的十位数字相同,个位数字之和为8,不妨设m10a+b,则n10a+8b(1a90b8),通过计算以及代数推理可以得到最小“方减数”。

思路点拨:本题的第(2)空难度更高,引入了字母k以及数的整除,本题首先需要表示出四位数B,然后可知B-1能被19整除,同时可知2m+n为完全平方数,通过这两个信息可以得到a与b的两个关系式,继而再按如下的推理方式,通过分类讨论进行进一步计算:

除此以外,还有与整式类问题相关的代数推理问题:

思路点拨:2024重庆第10题考察了通过已知条件中的系数推断整式中的项与项数。本题中的分类讨论主要在于对于系数n的分类讨论,以及确定n后对后续含a字母系数的进一步分类讨论,从而确定项和项数。


02


方程和不等式中的代数推理

思路点拨:2024安徽第8题根据字母系数范围和相应的数量关系式确定字母或代数式的取值范围。本题可以通过a-b+1=0变形代入后面的不等式中确定a和b的取值范围,继而再确定C和D的代数式的取值范围。

思路点拨:2024福建23题主要考察了通过将式子进行变形,利用不等关系进行证明的问题。本题的第(1)问通过变形可以得到含a、m、n的式子,通过配方,可以得到一个完全平方式,进而证明;本题的第(2)问可以利用反证法进行。


03


函数中的代数推理

思路点拨:2024福建第10题主要考察了利用二次函数的增减性对函数值大小的判断。首先对a的正负性进行分类讨论,继而结合对称性和增减性进行判定。

思路点拨:2024北京第26题主要考察了二次函数背景下的代数推理问题。本题的第(1)问只需要将a=1代入求解即可求出抛物线的顶点坐标;本题的第(2)问根据x1=3a以及y1<y2可以得到关于x2和a的不等式,根据x2的取值范围确定a的取值范围,本题对于不等式的性质要求较高。


04


教学和学习建议

通过分析以上与“数与式”、“方程与不等式”以及“函数”相关的代数推理问题,可以发现代数推理的逻辑性很强,同时在很多问题中还渗透了分类讨论思想。对于代数推理问题,往往需要几何运算、法则和规律进行综合推断,才能得到最终的结论。

对于数与式”相关的问题,关键在于能够发现图形或者数字中的规律、能够用字母表示数,将问题“符号化”;对于“方程与不等式”问题,能够进行有效变形,借助消元法简化运算;对于“函数”问题,能够数形结合,同时结合函数中的对称性、增减性综合进行问题判断和解决。


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