刊名: 教育研究
Educational
Research
主办: 中国教育科学研究院
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 16开
ISSN: 1002-5731
CN: 11-1281/G4
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2-277
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历史沿革:
现用刊名:教育研究
创刊时间:1979
该刊被以下数据库收录:
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核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
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中文核心期刊(1992)
分类讨论思想在高考解题中的应用
【作者】 丰良周
【机构】 贵州省兴义市第三中学
【摘要】【关键词】
【正文】 【摘 要】 分类讨论思想是重要的数学思想方法之一,是高考命题的重点考查内容,在整个数学学习过程中具有重要的地位;它能够将数学问题化繁为简,同时可以培养和提高学生自身的数学思维能力,在高考解题中具有广泛的应用。在这种背景下,本文以贵州省为例,对近5年的高考数学试卷(理科)中蕴含的分类讨论思想进行分析和研究。
【关键词】 分类讨论思想;高考数学(理科);应用
一、问题的提出
随着中学数学教学的改革,中学数学由原来的应试教育逐步转向素质教育,由“双基”逐步转向“四基”;而分类讨论思想是基本的思想方法之一,它可将复杂的问题分解成若干个简单的问题,使抽象问题具体化、简单化,恰当地运用分类讨论思想不仅有利于考生加快解题速度,还可以避免丢值漏解,从而激发学生的学习兴趣,提高学习效率。因此,对分类讨论思想在高考解题中的应用进行研究是具有重要意义的。
近年来,有许多学者对分类讨论思想进行研究,为高中教师的教学和高中生的学习提供重要的参考。他们结合自身的教育教学实践,分别介绍了分类讨论思想的含义、诱因、基本原则、一般步骤与结论归纳形式、应用范围等,采用了问卷调查法、理论研究、实证研究等方法,就高中数学教学和解题中如何渗透分类讨论思想进行了大量的研究;但大多数都是在数学知识和数学教学层面,很少从高考解题的角度考虑。
二、分类讨论思想研究的理论基础
1.分类讨论思想的含义[6]
在解题时,我们常常会遇到这样一种情况,解到某一步之后,不能再以统一的方法或者统一的式子继续进行计算,此时我们需要在题设条件给出的总的范围内,正确的将问题划分为几个部分,然后对每一部分逐一解答出来之后,再要把这些结果汇总到一起的解题过程称为分类讨论思想。分类讨论实际上是“化整为零,逐个击破,积零为整”的解题策略。
2.分类讨论思想的基本原则[1]-[2]
(1)同一性原则
同一问题,选取的标准不同就会有不同的分类,因此,每一层分类必须按照同一标准来进行,不能同时使用几个不同标准。比如,角的分类,按旋转方向不同划分,可分为正角,负角和零角;按终边所在位置不同划分,可分为象限角和轴线角;按角的大小不同划分,可分为锐角,直角,钝角和周角。
(2)完整性原则
分类应当完备,包含所讨论的问题的全部,不可遗漏。例如,把实数分为正实数和负实数,就违背了分类的完整性原则,因为实数零没有包含于其中。
(3)互斥性原则
分类时,分类的各个子集之间必须相互排斥,互不相容。即分类中各个子集的交集为空集。例如,把平面几何中的四边形为普通四边形,平行四边形,正方形,长方形的分类就违背了分类的互斥性原则,因为正方形和长方形是特殊的平行四边形。
(4)逐级性原则
在分类讨论时有时候可能在一次分类之后不能将问题顺利解决,那么就需要再继续进行分类,进行多层次的分类。在逐级分类的过程中必须分清主次,不能越级讨论,不同标准、不同层次的分类不能混淆。
3.分类讨论思想的一般步骤[2]
(1)确定分类讨论的对象和讨论对象的范围;
(2)对分类讨论的对象进行合理的分类(分类时标准要同一,要做到不重不漏);
(3)逐类,逐级进行分类讨论;
(4)总结归纳,得出结论。
三、分类讨论思想在历年高考题中的应用
对近5年高考题中考查分类讨论思想的典型题型、知识点以及分值进行分析如下:
题型一:分类讨论在不等式证明中的应用(2014年,新课标卷2)
24.(本小题满分10分)设函数f(x)=|x+■|+|x-|(a>0).
(1)证明:f(x)≥2;
(2)若f(3)<5,求a的取值范围。
分析:本题是一个绝对值的不等式,主要考查不等式证明和绝对值。第一小题考查不等式的性质,第二小题考查了分类讨论思想的应用,本题是由数学运算和数学概念本书引起的分类,参数a在绝对值符号中,要求a的取值范围,就需要考虑绝对值符号中的数是正数、负数还是零,再去绝对值符号。由题目知a>0,所以3+■,去绝对值后还是它本身,只需考虑3-a的符号,即是a与3的大小关系,自然会想到用分类讨论的思想进行解答,可分a和0两种情况进行讨论解答,在将两种结果结合在一起得到a的取值范围。
题型二:分类讨论思想在统计与概念中的应用(2017年,全国卷3)
18.(本题满分12分)某超市计划按月订购一种酸奶,每天进货量相同,进货成本每瓶4元,售价每瓶6元,未售出的酸奶降价处理,以每瓶2元的价格当天全部处理完。根据往年销售经验,每天需求量与当天最高气温(单位:℃)有关。如果最高气温不低于25,需求量为500瓶;如果最高气温位于区间[20,25],需求量为300瓶;如果最高气温低于20,需求量为200瓶,为了确定六月份的订购计划,统计了前三年六月份各天的最高气温数据,得下面的频数分布表:
以最高气温位于各区间的频率代替最高气温位于期间的概率。
(1)求六月份这种酸奶一天的需求量X(单位:瓶)的分布列;
(2)设六月份一天销售这种酸奶的利润为Y(单位:元),当六月份这种酸奶一天的进货量n(单位:瓶)为多少时,Y的数学期望达到最大值?
分析:本题主要通过概率、分布列、期望、最值等知识点考查学生解决实际问题的能力,同时还考查了学生阅读和理解图表的能力,难度系数不大。解决该问题的关键是要注意题设中的限制条件,根据条件进行分类讨论。
题型三:分类讨论思想在函数解题中的应用(2018年,全国卷3)
21.(本题满分12分)已知函数f(x)=(2+x+ax2)ln(1+x)-2x.
(Ⅰ)若a=0,证明:当-1<x<0时,f(x)<0;当x>0时,f(x)>0;
(Ⅱ)若x=0是f(x)的极大值点,求a.
分析:本题是一道函数题,是高考中考查的重点内容,主要考查导数、极值点、单调性等知识点,同时还考查了分类讨论思想和函数思想在解题中的灵活运用,多次用到了分类讨论思想和函数思想,分类的层次较多、标准较细,难度系数较大,属于难题。第一问根据题设条件进行分类讨论,第二问根据解题需要和数学计算进行了三层分论讨论,每一次的分类标准都不一样,也不容易想到,对学生的基础知识和思维能力都有较高的要求,这就是本道题的重难点。
结论
研究近5年的高考命题趋势,我发现分类讨论思想在函数、不等式、极值和最值中的应该比较多在后面的大题中考得比较多,特别是在函数题和不等式题中基本上都用到了分类讨论思想,选择题和填空题中考得相对少一些;但是总的分值基本上都在增加,由此可见,分类讨论思想在高考命题中占的比率越来越大。
参考文献:
[1]彭恩.分类讨论思想在高中数学中的研究与应用[D].河南:信仰师范学院,2017:1-55.
[2]杨淑芳.分类讨论思想在高中数学教学中的渗透策略研究[D].河南:信仰师范学院,2016:1-65.
[3]马宗华.解析高中数学教学中的分类讨论思想[D].河南:2017:1-83.
[4]张东方.高中数学分类讨论思想的应用[J].亚太教育,2015:83.
[5]刘祝云.关于分类讨论思想在高中数学解题中的应用思考[J].经贸实践,2016:80.
[6]刘彩萍.高考数学中数学思想方法的研究及启示[D].上海:上海师范大学,2010:1-108.
【关键词】 分类讨论思想;高考数学(理科);应用
一、问题的提出
随着中学数学教学的改革,中学数学由原来的应试教育逐步转向素质教育,由“双基”逐步转向“四基”;而分类讨论思想是基本的思想方法之一,它可将复杂的问题分解成若干个简单的问题,使抽象问题具体化、简单化,恰当地运用分类讨论思想不仅有利于考生加快解题速度,还可以避免丢值漏解,从而激发学生的学习兴趣,提高学习效率。因此,对分类讨论思想在高考解题中的应用进行研究是具有重要意义的。
近年来,有许多学者对分类讨论思想进行研究,为高中教师的教学和高中生的学习提供重要的参考。他们结合自身的教育教学实践,分别介绍了分类讨论思想的含义、诱因、基本原则、一般步骤与结论归纳形式、应用范围等,采用了问卷调查法、理论研究、实证研究等方法,就高中数学教学和解题中如何渗透分类讨论思想进行了大量的研究;但大多数都是在数学知识和数学教学层面,很少从高考解题的角度考虑。
二、分类讨论思想研究的理论基础
1.分类讨论思想的含义[6]
在解题时,我们常常会遇到这样一种情况,解到某一步之后,不能再以统一的方法或者统一的式子继续进行计算,此时我们需要在题设条件给出的总的范围内,正确的将问题划分为几个部分,然后对每一部分逐一解答出来之后,再要把这些结果汇总到一起的解题过程称为分类讨论思想。分类讨论实际上是“化整为零,逐个击破,积零为整”的解题策略。
2.分类讨论思想的基本原则[1]-[2]
(1)同一性原则
同一问题,选取的标准不同就会有不同的分类,因此,每一层分类必须按照同一标准来进行,不能同时使用几个不同标准。比如,角的分类,按旋转方向不同划分,可分为正角,负角和零角;按终边所在位置不同划分,可分为象限角和轴线角;按角的大小不同划分,可分为锐角,直角,钝角和周角。
(2)完整性原则
分类应当完备,包含所讨论的问题的全部,不可遗漏。例如,把实数分为正实数和负实数,就违背了分类的完整性原则,因为实数零没有包含于其中。
(3)互斥性原则
分类时,分类的各个子集之间必须相互排斥,互不相容。即分类中各个子集的交集为空集。例如,把平面几何中的四边形为普通四边形,平行四边形,正方形,长方形的分类就违背了分类的互斥性原则,因为正方形和长方形是特殊的平行四边形。
(4)逐级性原则
在分类讨论时有时候可能在一次分类之后不能将问题顺利解决,那么就需要再继续进行分类,进行多层次的分类。在逐级分类的过程中必须分清主次,不能越级讨论,不同标准、不同层次的分类不能混淆。
3.分类讨论思想的一般步骤[2]
(1)确定分类讨论的对象和讨论对象的范围;
(2)对分类讨论的对象进行合理的分类(分类时标准要同一,要做到不重不漏);
(3)逐类,逐级进行分类讨论;
(4)总结归纳,得出结论。
三、分类讨论思想在历年高考题中的应用
对近5年高考题中考查分类讨论思想的典型题型、知识点以及分值进行分析如下:
题型一:分类讨论在不等式证明中的应用(2014年,新课标卷2)
24.(本小题满分10分)设函数f(x)=|x+■|+|x-|(a>0).
(1)证明:f(x)≥2;
(2)若f(3)<5,求a的取值范围。
分析:本题是一个绝对值的不等式,主要考查不等式证明和绝对值。第一小题考查不等式的性质,第二小题考查了分类讨论思想的应用,本题是由数学运算和数学概念本书引起的分类,参数a在绝对值符号中,要求a的取值范围,就需要考虑绝对值符号中的数是正数、负数还是零,再去绝对值符号。由题目知a>0,所以3+■,去绝对值后还是它本身,只需考虑3-a的符号,即是a与3的大小关系,自然会想到用分类讨论的思想进行解答,可分a和0两种情况进行讨论解答,在将两种结果结合在一起得到a的取值范围。
题型二:分类讨论思想在统计与概念中的应用(2017年,全国卷3)
18.(本题满分12分)某超市计划按月订购一种酸奶,每天进货量相同,进货成本每瓶4元,售价每瓶6元,未售出的酸奶降价处理,以每瓶2元的价格当天全部处理完。根据往年销售经验,每天需求量与当天最高气温(单位:℃)有关。如果最高气温不低于25,需求量为500瓶;如果最高气温位于区间[20,25],需求量为300瓶;如果最高气温低于20,需求量为200瓶,为了确定六月份的订购计划,统计了前三年六月份各天的最高气温数据,得下面的频数分布表:
以最高气温位于各区间的频率代替最高气温位于期间的概率。
(1)求六月份这种酸奶一天的需求量X(单位:瓶)的分布列;
(2)设六月份一天销售这种酸奶的利润为Y(单位:元),当六月份这种酸奶一天的进货量n(单位:瓶)为多少时,Y的数学期望达到最大值?
分析:本题主要通过概率、分布列、期望、最值等知识点考查学生解决实际问题的能力,同时还考查了学生阅读和理解图表的能力,难度系数不大。解决该问题的关键是要注意题设中的限制条件,根据条件进行分类讨论。
题型三:分类讨论思想在函数解题中的应用(2018年,全国卷3)
21.(本题满分12分)已知函数f(x)=(2+x+ax2)ln(1+x)-2x.
(Ⅰ)若a=0,证明:当-1<x<0时,f(x)<0;当x>0时,f(x)>0;
(Ⅱ)若x=0是f(x)的极大值点,求a.
分析:本题是一道函数题,是高考中考查的重点内容,主要考查导数、极值点、单调性等知识点,同时还考查了分类讨论思想和函数思想在解题中的灵活运用,多次用到了分类讨论思想和函数思想,分类的层次较多、标准较细,难度系数较大,属于难题。第一问根据题设条件进行分类讨论,第二问根据解题需要和数学计算进行了三层分论讨论,每一次的分类标准都不一样,也不容易想到,对学生的基础知识和思维能力都有较高的要求,这就是本道题的重难点。
结论
研究近5年的高考命题趋势,我发现分类讨论思想在函数、不等式、极值和最值中的应该比较多在后面的大题中考得比较多,特别是在函数题和不等式题中基本上都用到了分类讨论思想,选择题和填空题中考得相对少一些;但是总的分值基本上都在增加,由此可见,分类讨论思想在高考命题中占的比率越来越大。
参考文献:
[1]彭恩.分类讨论思想在高中数学中的研究与应用[D].河南:信仰师范学院,2017:1-55.
[2]杨淑芳.分类讨论思想在高中数学教学中的渗透策略研究[D].河南:信仰师范学院,2016:1-65.
[3]马宗华.解析高中数学教学中的分类讨论思想[D].河南:2017:1-83.
[4]张东方.高中数学分类讨论思想的应用[J].亚太教育,2015:83.
[5]刘祝云.关于分类讨论思想在高中数学解题中的应用思考[J].经贸实践,2016:80.
[6]刘彩萍.高考数学中数学思想方法的研究及启示[D].上海:上海师范大学,2010:1-108.