突出數學思想方法教學,是做好初高中教學過渡銜接的重要手段。《集合》是高中數學的第一章內容,也是初高中教學過渡的關鍵性章節。因此,在《集合》這章的教學中,筆者有意識地讓學生認識到數形結合、化歸與轉化、分類討論等數學思想的重要作用,從而使他們把新舊知識有機地融合在一起。
一、數形結合思想
數形結合思想,是指將抽象的數學語言與直觀、具體的圖形結合起來,通過“數與形”的相互轉化,達到化難為易、化繁為簡的目的,常用數軸法和韋恩圖法。
例1.已知集合A、B、C為非空集合,M=A∩C, N=B∩C, P=M∪N,則( )。
A.一定有C∩P=C B.一定有C∩P=P
C.一定有C∩P=C∪P D.一定有C∩P=∮
解:如圖1所示,M=A∩C,N=B∩C,P=M∪N
則必有M∪N?哿C,即P?哿C
故C∩P=P,答案選B。
解析:對于涉及集合個數或未知元素的抽象集合,在研究其關系或運算時,常可考慮用韋恩圖來求解。
二、化歸與轉化思想
化歸就是在處理數學問題時,通過某種變換或化歸,把復雜問題簡單化,把陌生的問題轉化為熟悉的問題,從而解決原問題;等價轉化思想就是在解答問題時,需要轉化所給定的條件。
例2.已知集合A={x|x2-5x+6=0},B={x|mx+1=0},且A∪B=A則實數m組成的集合是_______。
解:A={x|x2-5x+6=}={2,3}
∵A∪B=A?坩?圯B是A的子集
又∵B={x|mx+1=0}
∴B是A的真子集
∴B=Ф,或B={2},或B={3}
當B=Ф時,m=0
當B={2}時,2m+1=0解得m=-■
當B={3}時,3m+1=0解得m=-■
∴m的值組成的集合是{0,-■,-■}
解析:在處理集合問題時,我們經常需要將文字語言、符號語言、圖形語言進行轉化。轉化在高中數學中用得很多,如把問題轉化為二次函數、一元次方程根的分布、不等式(組)、最值等問題。
三、分類討論思想
分類討論思想是一種重要的數學思想,也是一種基本的解題策略。通過分類討論、各個擊破的解題手段,使問題變得條理清晰、層次分明、易于解決。
例3.設集合A={y|y=x2-2x+4,x∈R},B={y|y=ax2-2x+4a,x∈R}若A?哿B,求實數a的取值范圍。
解:由y=x2-2x+4=(x-1)2+3≥3得A={y|y≥3}
在集合B中,y=ax2=2x+4a,x∈R
(1)當a=0時,y=-2x,則B=R,滿足A?哿B
(2)當a≠0時,y=a(x-■)2+4a-■
①若a<0,則B={y|y≤4a-■,a<0},這與A?哿B矛盾。
②若a>0,則B={y|y≥4a-■,a>0},為使A?哿B,只要4a-■≤3即可,從而可得0<a≤1。
解析:分類討論是解決集合問題的常用方法。在分類時,必須統一標準,做到不重不漏。在教學時,教師也應多強調,對含參數的題目,可能都要分類討論。
(作者單位:江西省上猶縣第二中學)