論數(shù)形結合思想在初中數(shù)學中的應用

何賢慶

數(shù)學家華羅庚說過“數(shù)缺形時少直覺，形少數(shù)時難入微;數(shù)形結合百般好，數(shù)形分家萬事休.” 可見數(shù)形結合思想在中學教學中有著重要的研究意義。

首先，“數(shù)形結合”能更好幫助學生對所學知識的掌握與記憶。

例如：在研究函數(shù)時，可以利用函數(shù)圖形來記憶有關函數(shù)的知識點.

其次，應用“數(shù)形結合”能培養(yǎng)學生的數(shù)學直覺思維.

第三，數(shù)形結合思想有利于培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力.

第四，應用“數(shù)形結合”有益于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力.

體現(xiàn)在數(shù)學解題中， 包括“以數(shù)助形”和“以形助數(shù)”兩個方面.此外還應該注意體會“數(shù)”與“形”各自的優(yōu)勢與局限性，相互補充.在數(shù)學教學中，數(shù)形結合對啟發(fā)思路，理解題意，分析思考，判斷反饋都有著重要的作用.

一、 “以形助數(shù)”思想的應用

幾何圖形具有直觀易懂的特點，所以在談到“數(shù)形結合”時，更多的老師和學生更偏好于“以形助數(shù)”，利用幾何圖形解決代數(shù)問題，常常會產生“出奇制勝”的效果，使人愉悅.幾何直觀運用于代數(shù)主要有以下幾個方面：

利用數(shù)軸或坐標系將一些代數(shù)表達式賦予幾何意義，通過構造幾何圖形，依靠直觀幫助解決代數(shù)問題，或者簡化代數(shù)運算.比如：

絕對值的幾何意義就是數(shù)軸上兩點之間的距離;

數(shù)的大小關系就是數(shù)軸上點的左右關系，可以用數(shù)軸上的線段表示實數(shù)的取值范圍;互為相反數(shù)在數(shù)軸上關于原點對稱（更一般地：實數(shù)a與b在數(shù)軸上關于對稱，換句話說，數(shù)軸上實數(shù)a關于b的對稱點為2b-a）;

利用函數(shù)圖像的特點把握函數(shù)的性質：一次函數(shù)的斜率（傾斜程度）、二次函數(shù)的對稱軸、開口、判別式、兩根之間的距離，等等;

一元二次方程的根的幾何意義是二次函數(shù)圖像與x軸的交點;

函數(shù)解析式中常數(shù)項的幾何意義是函數(shù)圖像與y軸的交點（函數(shù)在x=0時有意義）;

銳角三角函數(shù)的意義就是直角三角形中的線段比例.

例1.已知拋物線y=2x2+x-2m+1與x軸的兩個交點，在原點的兩側，則m的取值范圍是（ ）

A m> B m<

C m>- D m>

【分析】按常規(guī)，此題要用判別式、根與系數(shù)的關系列出不等式組解之，若用數(shù)形結合的方法，先畫出拋物線y=2x2+x-2m+1的草圖，易知當x=0時，y<0，因此，只要解不等式-2m+1<0即可，即m>，故選A

例2.設方程|x2-1|=k+1，試討論k取不同范圍的值時其不同解的個數(shù)的情況.

【分析】我們可把這個問題轉化為確定函數(shù)y1=|x2-1|與y2=k+1的圖像（圖4）交點個數(shù)的情況，因函數(shù)y2=k+1表示平行于x軸的所有直線，從圖像可以直觀看出 ：

①當k<-1時，y1與y2沒有交點，這時原方程無解;

②當k=-1時，y1與y2有兩個交點，原方程有兩個不同的解;

③當-1

④當k=0時，y1與y2有三個交點，原方程不同解的個數(shù)有三個;

⑤當k>0時y1與y2有兩個交點，原方程不同解的個數(shù)有三個。

二、“以數(shù)輔形”思想的應用

要在解題中有效地實現(xiàn)“數(shù)形結合”，最好能夠明確“數(shù)”與“形”常見的結合點，從“以數(shù)助形”角度來看，主要有以下兩個結合點：（1）利用數(shù)軸、坐標系把幾何問題代數(shù)化;（2）利用面積、距離、角度等幾何量來解決幾何問題，例如：利用勾股定理證明直角、利用三角函數(shù)研究角的大小、利用線段比例證明相似等.

例3. 某游客為爬上3千米高的山頂看日出，先用1小時爬了2千米，休息0.5小時后，再用1小時爬上山頂，游客爬山所用時間t（小時）與山高h（千米）之間函數(shù)關系用圖象表示是（ ）

【說明】建立坐標系，利用坐標及相關公式處理一些幾何問題，有時可以避免添加輔助線（這是平面幾何的一大難點）.

從以上例子可以看出，利用“數(shù)形結合”可以使數(shù)學問題簡單化、具體化，使復雜問題輕而易舉得以解決。在數(shù)形結合時，既要進行幾何直觀的分析，又要進行代數(shù)抽象的探索，兩方面相輔相成，僅對代數(shù)問題進行幾何分析（或僅對幾何問題進行代數(shù)分析）在許多時候是很難行得通的.找到解題思路之后，至于用幾何方法還是用代數(shù)方法、或者兼用兩種方法來敘述解題過程，則取決于哪種方法更為簡單.