證明有利于培養人的思維品質,培養人的推理意識,形成分析事物之間因果聯系的習慣;有利于培養人的優化意識,形成從事物發展的眾多可能性中尋找最佳可能性的習慣;使人思考問題更合乎邏輯,更嚴密精確,更深入簡潔,更善于創造……
數學基本方法是數學思想的體現,是數學的行為方式,具有模式化與可操作性的特征,可以選用作為解題的具體手段. 數學思想是數學的靈魂,它與數學基本方法常常在學習、掌握數學知識的同時獲得.
證明中的邏輯推理離不開數學思想,數學思想有助于尋找邏輯推理的依據和途徑.
二、 分類討論思想
例2 小明是一個數學迷. 一天,他與同學一起研究質數時得到這樣一個猜想:“若P為質數,P 3+5也為質數,則P 5+7一定為合數. ”你能肯定他的這個猜想是正確的嗎?
【思路分析】我們不妨從質數的分類(奇質數、偶質數)入手,將質數分為奇質數和偶質數兩類來思考. 若P為奇質數,則P 3為奇數,可得P 3≥27,∴P 3+5≥32,即P 3+5為大于或等于32的偶質數,這是不存在的,則P為偶質數,則P=2,∴P 5+7=39為一個合數,問題變得很簡單了.
三、 轉化思想
1. 將非常規圖形問題轉化為三角形問題來解決.
(2) 連接AD,構造出兩個第(1)小題的基本圖形,將陌生未知的第(2)小題轉化為已知的第(1)小題的結論來解決,由第(1)小題的結論可知∠F+∠2+∠3=∠DEF,∠1+∠4+∠C=∠ABC,兩式相加即可得出結論.
【規律總結】本題考查的是三角形外角的性質及三角形內角和定理,根據題意作出輔助線,構造出三角形是解答第(1)小題的關鍵. 而第(2)小題構造出第(1)小題中的基本圖形,可直接運用第(1)小題中的結論解決問題.另外,在有關計算角度的問題中,要靈活運用外角知識,構建圖中各角之間的聯系,使角度計算問題得以順利解決.
四、 數學建模思想
例5 地面上有10條公路(假設公路是筆直的,并且可以無限延伸),無任何三條公路交于同一個岔口,現有31位交警剛好滿足每個岔口有且只有一位交警執勤,請你畫出公路的示意圖.
【思路分析】把公路抽象成10條直線,岔口抽象成點,由交警的人數及題意可知這10條直線剛好有31個交點,而平面上的10條直線,若兩兩相交,最多可出現45個交點(=45),按題目要求只出現了31個交點,即要減少14個交點,通常有如下兩種方法:①多條直線共點;②出現平行線.
其中①不符合題意,故考慮方法②. 若在同一方向上有5條直線互相平行,則可減少10個交點,若有6條直線平行,則可減少15個交點,故在這個方向上最多可取5條平行線,這時還需要減去4個點,轉一個方向取3條平行線,即可減少3個交點,這時還剩下2條直線和1個需要減去的點,只需讓其在第三個方向上互相平行. 如圖7所示的三組平行線即為所求公路的示意圖.
【規律總結】
1. 平面上n條直線,最多有n(n-1)個交點;
2. 平面內兩直線不相交則平行,是兩直線平行的又一判定方法.
3. 很多實際問題可以通過構建數學模型來解決.
(作者單位:江蘇省無錫市江南中學)