在前面一篇公众号文章《于新华:我对“代数推理”的认识与等价意识⑴》中,我们借助大家非常熟悉的“分式方程”为素材,对解方程的过程进行分析,阐述了“等价变形”的数学思想.
在中学阶段,“等价意识”经常体现在两个方面:等价变形与等价代换.
本文以3道看似简单的问题,阐述“等代代换”的数学思想.
先看第1题:
已知实数x,y满足3x2+2y2=6x,求x2+y2的取值范围.
撇开高中“三角巧设”的解法不谈,这里主要阐述初中解法,与大家聊聊“等价代换”的重要性.
观察条件形式,要求x2+y2
由此有人得出结论:x2+y2
为了方便,这里用高中的区间符号表示取值范围.
这个解答正确吗?不正确!那么错在何处呢?
在3x2+2y2=6x
进一步具体说,由y2=-3/2·x2+3x≥0得,0≤x≤2.
但在代入消元后,如果没有将这个限制范围带上,那么x就可以取一切实数,显然这样的代换是“不等价”的.
正确解答是:
因此正确答案是:x2+y2
本题看似简单,但对于第一次解答本题的人,产生错误的人估计不在少数.
通过这样的题目,对我们的数学教学带来什么启示呢?
首先,现实情况是,当许多老师知道正确解答后,再对学生讲解时,往往只是呈现一个正确的解答过程,尤其对于0≤x≤2的出现,只是平铺直叙、按部就班地呈现,而没有上升到一定高度,从思想方法层面进行强调与总结.如此,学生只是了解这道题目的正确解答,但对“等价代换”的理解仍缺少普遍意义,下次在解答其他类似问题时,仍然有可能犯错误.
正确的做法是,要告诉学生,无论消元,还是换元,一定要注意变量前后取值范围的变化,在代换时,要保证前后“范围等价”.
消元如此强调,换元也应这样.假如在解题过程中,有必要将x2
因此,无论消元,还是换元,应形成一种意识:及时考虑变量取值范围!只有在前后取值范围保持一致的前提下,那么这样的“消元代换”才是等价的.
再看第2题:
已知x-y=2
用代入消元解答:将y=x-2代入得,x+y=2x-2
由于x>1,因此x+y的取值范围为(0,+∞).
这样解答正确吗?不正确!原因何在?在代换中对范围的考虑不够周密,因此这样的代换没有保证等价.
在x-y=2中,x除了受x>1这个明显的取值范围限制外,还因为y<0受到隐性的取值范围限制,在解答时,还要考虑这个隐性的取值范围.
由y=x-2<0得,x<2,因此1<x<2,
从而x+y的取值范围为(0,2).
再看第3题:
(2024安徽)已知实数a,b满足a-b+1=0,0<a+b+1<1,则下列判断正确的是( )
此题最简单、最自然的解法是:消元代换.
提分关键词:思想纯粹,稳定情绪,适度锻炼,激发潜能,保持节奏,时刻细心,相信自己
CCTV纪录片 | 数学大片《被数学选中的人》(视频1—4集全)