圍繞生活命制試題 滲透文化提升素養(yǎng)

?上海市奉賢區(qū)景秀高級中學 沈 健

1 問題提出

數(shù)學發(fā)展到今天，顯現(xiàn)出一個突出特點：數(shù)學與人類生活和社會發(fā)展發(fā)生著越來越緊密的關聯(lián)．“數(shù)學與人類生活和社會發(fā)展緊密關聯(lián)．數(shù)學不僅是運算和推理的工具，還是表達和交流的語言．數(shù)學承載著思想和文化，是人類文明的重要組成部分．”[1]《普通高中數(shù)學課程標準(2017 年版)》中的這段表述從多個維度揭示了現(xiàn)代數(shù)學與人類生活和社會發(fā)展的關系，也多樣化地展現(xiàn)出現(xiàn)代數(shù)學所具有的價值和功能．

那么，如何圍繞生活命制試題，同時達到滲透數(shù)學文化提升數(shù)學核心素養(yǎng)的目標呢？各地試題又是如何考查的？本文中選取典型試題加以舉例，以期拋磚引玉．

2 實例剖析

2.1 以音樂為背景

例1(2020秋·濰坊期末)音樂，是人類精神通過無意識計算而獲得的愉悅享受.1807年法國數(shù)學家傅里葉發(fā)現(xiàn)代表任何周期性聲音的公式是形如y=Asinωx的簡單正弦型函數(shù)之和，而且這些正弦型函數(shù)的頻率都是其中一個最小頻率的整數(shù)倍，比如用小提琴演奏的某音叉的聲音圖象是由圖1，2，3三個函數(shù)圖象組成的，則小提琴演奏的該音叉的聲音函數(shù)可以為f(t)=( ).

圖1

圖2

圖3

A．0.06sin 1 000πt+0.02sin 1 500πt+0.01sin 3 000πt

B．0.06sin 500πt+0.02sin 2 000πt+0.01sin 3 000πt

C．0.06sin 1 000πt+0.02sin 2 000πt+0.01sin 3 000πt

D．0.06sin 1 000πt+0.02sin 2 500πt+0.01sin 3 000πt

結合題意知，函數(shù)f(t)=0.06sin 1 000πt+0.02sin 2 000πt+0.01sin 3 000πt.

故選:C．

點評：本例以音樂為背景，考查利用圖象求三角函數(shù)解析式的應用問題.由圖1求出A，T，ω的值，寫出對應函數(shù)的解析式，再結合選項得出函數(shù)f(t)的解析式．

本題考查學生閱讀理解與解決實際問題的能力以及數(shù)學建模、數(shù)學運算、數(shù)據(jù)分析的核心素養(yǎng)，對立志學習音樂的學生的數(shù)學水平的提高大有幫助．

2.2 以美術為背景

圖4

A．cosh(x-y)=coshxcoshy-sinhxsinhy

B．y=sinhxcoshx是偶函數(shù)

C．(coshx)′=sinhx

D．若△PAB是以A為直角頂點的直角三角形，則實數(shù)m=0

①

②

故選：ACD．

點評：本例以達·芬奇畫作為情境引出著名的“懸鏈線問題”，命題者以自定義函數(shù)的形式，考查新定義函數(shù)的奇偶性和導數(shù)的幾何意義，考查利用導數(shù)研究曲線上某點切線方程等基礎知識、方程等基本思想和數(shù)學運算、邏輯推理、數(shù)學抽象的核心素養(yǎng)以及分析和解決問題的能力，對立志學習美術的學生的數(shù)學水平的提高大有幫助．

2.3 以體育運動為背景

圖5

A．18 B．24 C．36 D．48

圖6

故選：C．

點評：本例從平常生活中某一自行車抽象出平面結構示意圖，選取素材，考查數(shù)量積的運算、三角函數(shù)的性質在實際問題中的應用，同時考查了學生的數(shù)學建模的核心素養(yǎng)．根據(jù)題意建立平面直角坐標系，然后將涉及到的點的坐標求出來，其中P點坐標借助于三角函數(shù)值表示，則所求的結果即可轉化為三角函數(shù)的最值問題求解，對立志學習體育的學生的應用數(shù)學能力水平提升大有好處．

2.4 以傳統(tǒng)文化為背景

例4(2021·遼寧模擬)中國傳統(tǒng)文化中很多內容體現(xiàn)了數(shù)學的“對稱美”．如圖7所示的太極圖是由黑白兩個魚形紋組成的圓形圖案，其特點是圓的周長和面積同時被平分，充分體現(xiàn)了相互轉化、對稱統(tǒng)一、和諧共存的特點．若函數(shù)y=f(x)的圖象能夠將圓的周長和面積同時平分，則稱函數(shù)f(x)為這個圓的“和諧函數(shù)”．則下列命題中正確的有( ).

圖7

A．對于任意一個圓，其“和諧函數(shù)”至多有2個

C．正弦函數(shù)y=sinx可以同時是無數(shù)個圓的“和諧函數(shù)”

D．函數(shù)f(x)=2x+1不是“和諧函數(shù)”

解析：因為過圓心的直線都可以將圓的面積及周長同時平分，所以對于任意一個圓，其“和諧函數(shù)”有無數(shù)個，故選項A錯誤；

將圓的圓心放在正弦函數(shù)y=sinx的對稱中心處，則正弦函數(shù)y=sinx是該圓的和諧函數(shù)，故有無數(shù)個圓成立，故選項C正確；

將圓的圓心放在函數(shù)f(x)=2x+1的圖象上，則有無數(shù)個圓成立，故函數(shù)f(x)=2x+1是和諧函數(shù)，故選項D錯誤，

故選：BC．

點評：本題考查了函數(shù)的實際應用，以及學生對新函數(shù)定義的理解能力．

從數(shù)學的角度看，太極圖是中心對稱圖形，數(shù)學愛好者一定對此圖形也偏愛頗多．本題就是由此編擬出的一道函數(shù)的性質及應用題，靚麗之處是在簡潔基礎上與數(shù)學文化有機結合．

2.5 以數(shù)學與生活的聯(lián)系為背景

例5(2021·淮安模擬)某保鮮封閉裝置由儲物區(qū)與充氮區(qū)(內層是儲物區(qū)用來放置新鮮易變質物品，充氮區(qū)是儲物區(qū)外的全部空間，用來向儲物區(qū)輸送氮氣從而實現(xiàn)保鮮功能)．如圖8所示，該裝置外層上部分是半徑為2的半球，下面大圓剛好與高度為3的圓錐的底面圓重合，內層是一個高度為4的倒置小圓錐，小圓錐底面平行于外層圓錐的底面，且小圓錐頂點與外層圓錐頂點重合，為了保存更多物品，充氮區(qū)空間最小可以為( ).

圖8

設小圓錐的半徑為r，則

點評：本例以某保鮮封閉裝置為背景，考查了圓錐的體積公式和球的體積公式，考查了邏輯推理、直觀想象、數(shù)學運算的核心素養(yǎng)．充分展示了數(shù)學問題來源于生活并與生活緊密結合，并且貼近學生的實際，這樣做有利于學生聯(lián)系實際分析與解決問題，對于穩(wěn)定學生在考試中的情緒和心態(tài)起到了較好的效果；探索了數(shù)學試題示意圖的形式，使得數(shù)學抽象問題形象化．數(shù)學與生活息息相關．生活中有數(shù)學，生活也離不開數(shù)學．《普通高中數(shù)學課程標準》指出：“要重視從學生的生活實踐和已有的知識中學習數(shù)學、理解數(shù)學．”數(shù)學是一門邏輯性很強的基礎學科(概念、原理、法則)，是比較抽象的．

3 結束語

基于新時代背景，基于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，我們要貫徹黨的教育方針，堅持立德樹人，倡導“五育”并舉．