轉(zhuǎn)化思想如同數(shù)學思維的“變形術”,能將復雜問題巧妙切換視角求解.本文結(jié)合初中階段轉(zhuǎn)化思想的具體要求,通過三個典型案例揭秘其神奇應用,提煉出“觀察聯(lián)想-策略選擇 驗證反思-易錯分析”的思維鏈條,為初中生打造打開數(shù)學解題奧秘之門的“萬能鑰匙”.
1 二次根式比大小
1. 1 平方消根法
例1 比較 與
的大小.
觀察聯(lián)想求差法和求商法在這個例子中不是很適用,通過觀察兩個式子中的被開方數(shù),發(fā)現(xiàn)它們的和相等,可以嘗試把兩個式子先平方,再比較大小.
策略選擇 因為 ,
又因為 ,
所以
驗證反思 兩個正的二次根式之和(差)比較(被開方數(shù)之和相等),可以同時平方,減少根號的個數(shù),比較平方后的數(shù)值.
易錯分析 ① 正性優(yōu)先:正數(shù)表達式可以使用平方法; ② 完全平方:嚴格展開平方項,避免遺漏平方項.
1.2 有理化變形法
例2 比較 與
的大小.
觀察聯(lián)想用求差法、求商法和平方消根法在這個例子中顯然不適用,我們可以將分子分母分別乘以一個式子,把分母或分子中的根號去掉,轉(zhuǎn)化成分母或分子為有理數(shù),再進行比較.
策略選擇
同理 1
又因為 ,
所以 中
所以
驗證反思把二次根式的分子或分母轉(zhuǎn)化為有理數(shù)的過程叫有理化變形,我們常常通過這種等值變形進行轉(zhuǎn)化,再比較大小.
易錯分析 ① 嚴格符號管理:記錄每一步的符號變化,避免正負混淆; ② 精準選擇:確保分子或分母通過共軛乘法消除根號.
2 最短路徑
例3如圖1,在平面直角坐標系中,點 A 的坐標為(0,8),點 B 為 x 軸上的任意一點,連接 AB ,在線段 AB 的右側(cè)作等邊三角形 ABC ,連接 ,則OC 的最小值為
觀察聯(lián)想 在此問題中要注意不變的是坐標軸和點 A 的位置,變化的是隨著點 B 的移動而變化的點 c .如果能把兩個動點轉(zhuǎn)化成一個動點,就可以使問題簡單化.
策略選擇如圖2,把線段 AO ,以 A 為旋轉(zhuǎn)中心順時針旋轉(zhuǎn) 60° 到 AO′ ,連接 BO′ ·
所以 ΔBAO′?ΔCAO 所以 BO′=OC ·
這樣就把兩個動點轉(zhuǎn)化成一個動點,把問題
OC 最短轉(zhuǎn)化成 x 軸外一點 ω′ 到 x 軸的最短距離
(垂線段最短原理).過點 ω′ 作 O′D⊥s 軸,垂足為 D ,在 RtΔO′AD 中,因為 ∠OAO′=60° ,所以 ∠AO′D=30° ,所以 ,所以 OD=4 ,即
的最小值為4.
驗證反思利用旋轉(zhuǎn)變換的幾何性質(zhì),將動點的復雜運動軌跡轉(zhuǎn)化為靜態(tài)或簡單路徑,使問題簡化為尋找固定點到直線的最短距離(垂線段最短原理).
易錯分析 ① 旋轉(zhuǎn)方向混淆:需明確順時針或逆時針旋轉(zhuǎn),避免坐標符號錯誤; ② 忽略幾何約束:旋轉(zhuǎn)后需檢查動點軌跡是否仍滿足原問題條件.
3截長補短
例4如圖3,在等邊三角形ABC中,點 E 在AB 邊上,點 D 在 CB 的延長線上,且 DE=EC .若AB=12,AE=2 ,求 CD 的長.
觀察聯(lián)想在此問題中以現(xiàn)有圖形難以直接求出 CD 的長度.利用等邊三角形可知 BC=AB= 12,從而可將求 CD 的長轉(zhuǎn)化為求 BD 的長,可借助構(gòu)造輔助線,利用已知求未知.
策略選擇
如圖4,延長 EB 至 F ,使 BF=AE ,
所以 BF+BE=AE+BE ,
即 EF=AB=AC
因為 DE=EC ,
所以 ∠EDC=∠ECD
又因為 ∠DEF+∠EDC=∠ACE+∠ECD=60° 所以 ∠DEF=∠ACE ,
所以 ΔDEF?ΔECA ,
所以 DF=AE=2 ,
所以 DF=BF ·
又因為 ∠DBF=∠ABC=60°
所以 ΔBDF 為等邊三角形.
所以 DB=DF=2 ,
所以
驗證反思通過截取長線段或補足短線段構(gòu)造全等三角形,轉(zhuǎn)化邊角關系.適用于線段和差等問題,關鍵在輔助線位置選擇與圖形完整性保持,體現(xiàn)了幾何變換思想.
易錯分析 ① 隨意截補破壞圖形結(jié)構(gòu),導致條件丟失; ② 忽略截補后新邊角關系,或未驗證全等條件,引發(fā)邏輯斷裂.需嚴格匹配原始條件與構(gòu)造條件.
4結(jié)語
總之,轉(zhuǎn)化思想通過“化未知為已知、化復雜為簡單”的策略,利用平方法和有理化法比較二次根式的大小,強化邏輯推理與運算能力;將幾何難題中的線段通過轉(zhuǎn)化求得未知長度,提升數(shù)學推理能力.這種思維遷移過程,不僅深化知識理解,更培養(yǎng)創(chuàng)新意識,契合新課標“用數(shù)學的思維思考現(xiàn)實世界”的培養(yǎng)素養(yǎng)目標,可以助力學生核心素養(yǎng)發(fā)展.
【本文系山東省齊魯名師建設工程(2022一2025)研修課題“基于雙減背景下的初中數(shù)學學生錯題資源開發(fā)和利用研究”研究成果】