兩道最值題

題一

見(jiàn)圖1。

圖1

三種原創(chuàng)方法贸宏,如圖2和圖3。

圖2


圖3

方法一的三角換元是通法磕洪,從 cos2\theta 變到sin 2(\theta +\frac{\pi }{4} )? 需要有點(diǎn)洞察力逐虚,看透cos2\theta和\theta +\frac{\pi }{4} 的關(guān)系抗悍。如有趨同的意識(shí)也能產(chǎn)生試著把cos2\theta 變形出\theta +\frac{\pi }{4} 的念頭。后面就是數(shù)形結(jié)合,從一元二次函數(shù)圖像得出導(dǎo)數(shù)的變化趨勢(shì)嗤军,我們是從\beta 到cos\beta 痪欲,再?gòu)腸os\beta 到導(dǎo)數(shù)f^, (\beta ) 來(lái)間接得到導(dǎo)數(shù)隨\beta 的變化關(guān)系的庸疾。這類似分步法吸申,兩階段法。有時(shí)步子過(guò)大容易扯傷歹嘹,一步直接到位不行不容易就分為兩步或更多步箩绍,例如流程設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)多個(gè)環(huán)節(jié),計(jì)數(shù)中乘法原理的多步尺上。

方法二是運(yùn)用合情設(shè)想合情想象得到的材蛛。首先,考慮到2x^2+x+y自己孤身變形難以產(chǎn)生便于解題的結(jié)構(gòu)形式尖昏,俗話說(shuō)孤陰不生仰税。所以把它和已知條件x^2 +y^2結(jié)合,也就是發(fā)生關(guān)系抽诉,期望能產(chǎn)生便于解題的結(jié)構(gòu)形式陨簇。合情設(shè)想結(jié)合方式為相減算子,待定系數(shù)\lambda 起到調(diào)節(jié)作用。 合情設(shè)想想象這樣結(jié)合組合后河绽,能出現(xiàn)“-平方-平方+常數(shù)”的模式己单。再根據(jù)取等條件求出\lambda ,這也驗(yàn)證了該設(shè)想可行耙饰。

方法3纹笼,用均值不等式放縮,與方法2本質(zhì)上是一樣的苟跪,但顯得簡(jiǎn)潔廷痘。

題二

已知a、b為正數(shù)件已,且3a-5b=4a^2 b^2 笋额。求\frac{1}{a} +\frac{1} 的最小值篷扩。


原創(chuàng)方法如下圖4.

圖4

這個(gè)方法是如何想出來(lái)的兄猩?

1)見(jiàn)微知著的思想,看到3a-5b,這是二元一次鉴未,從蛛絲馬跡中見(jiàn)微知著枢冤,完形補(bǔ)美想到剩余的對(duì)應(yīng)的另一個(gè)二元一次方程式,而\frac{1}{a} +\frac{1}铜秆 變形為\frac{a+b}{ab} 后淹真,分子中的a+b不正是可以作為另一個(gè)二元一次式?a+b一次項(xiàng)的出現(xiàn)连茧,它與3a-5b一次項(xiàng)對(duì)應(yīng)趟咆;而分母中ab的出現(xiàn),它與3a-5b左邊的4a^2 b^2對(duì)應(yīng)梅屉,且都能最終歸一到基本元素ab。這些出現(xiàn)也是預(yù)兆(吉兆)與信號(hào)鳞贷,增加了這個(gè)見(jiàn)微知著念頭可行的權(quán)重坯汤。把這兩個(gè)二元一次聯(lián)系聯(lián)結(jié)組合起來(lái),兩個(gè)聯(lián)立就是一個(gè)完整的二元一次方程組搀愧,這個(gè)完整的二元一次方程組就是見(jiàn)微知著的”著”惰聂,就是小中見(jiàn)大的"大"。有時(shí)候咱筛,當(dāng)見(jiàn)微知著聯(lián)想到的某些事物在問(wèn)題中不存在時(shí)搓幌,我們還要主動(dòng)把它創(chuàng)造出來(lái),沒(méi)有條件就要主動(dòng)創(chuàng)造條件迅箩。不存在的隱藏的事物&關(guān)系&規(guī)律&結(jié)構(gòu)是"無(wú)"溉愁,從各種見(jiàn)微知著的聯(lián)想類比等手段入手,順藤摸瓜按需創(chuàng)造出還不存在的這些東西饲趋,化隱為顯拐揭,撥云見(jiàn)日撤蟆,這也屬于”有中生無(wú)”。

2)”看成”的能力與眼光以及模式識(shí)別的思想堂污,在這道題中觀察題目家肯,把3a-4b=4a^2 b^2的左邊看成為&識(shí)別為二元一次方程式的一部分,右邊看成常數(shù)。

? ? ? 這樣的模式識(shí)別盟猖,也體現(xiàn)本人先前講過(guò)的避重就輕讨衣、刪繁就簡(jiǎn)、軟件設(shè)計(jì)中的高內(nèi)聚低耦合思想&從耦合最小的地方解耦分離的思想式镐。對(duì)3a-4b=4a^2 b^2如果看成關(guān)于a或b的一元二次方程或ab的4次反镇,顯然會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題變繁,變復(fù)雜化碟案,也把一次和高次耦合在一起愿险,增大了耦合度,對(duì)這道題導(dǎo)致問(wèn)題變復(fù)雜价说。而切換思維視角與眼光辆亏,把3a-4b=4a^2 b^2的左邊看成二元一次,右邊看成常數(shù)鳖目,看成和a扮叨、b無(wú)關(guān)的事物,例如看成3a-4b=m领迈,這相當(dāng)于把一次式和右邊的四次進(jìn)行了解耦分離彻磁,分離后,a的一次只與b的一次同類高內(nèi)聚在一起狸捅,而一次和高次(四次)進(jìn)行了分離解耦衷蜓,這種分離,耦合度最低尘喝,這樣的分離遵循庖丁解牛之道磁浇,從耦合最小最薄弱的地方進(jìn)行解耦分離。a+b=tab類似朽褪。

3)辯證轉(zhuǎn)化和面向?qū)ο笏枷胫孟牛鷶?shù)式和等式的辯證轉(zhuǎn)化。根據(jù)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的面向?qū)ο笏枷氲拊?img src="https://math.jianshu.com/math?formula=%5Cfrac%7B1%7D%7Ba%7D%20%2B%5Cfrac%7B1%7D%7Bb%7D%20" alt="\frac{1}{a} +\frac{1}衍锚 " mathimg="1">看成一個(gè)對(duì)象,最小值是這個(gè)對(duì)象的一個(gè)屬性嗤堰。且根據(jù)面向?qū)ο蟮姆庋b手法戴质,要有一個(gè)標(biāo)識(shí)&對(duì)象類來(lái)從整體上指代\frac{1}{a} +\frac{1} ,也就是令或設(shè)\frac{1}{a} +\frac{1}置森 =t斗埂,用t這個(gè)對(duì)象實(shí)例來(lái)指代它。這樣封裝之后凫海,也將代數(shù)式\frac{1}{a} +\frac{1}呛凶 轉(zhuǎn)化為等式\frac{1}{a} +\frac{1} =t行贪,這也增加了條件漾稀,變形后增加了一個(gè)方程式:a+b=tab

軟件設(shè)計(jì)中的面向?qū)ο笏枷牒驼w思想是一脈相通的建瘫,且面向?qū)ο笏枷肟梢院w整體思想崭捍,它比整體思想的含義更豐富牛可見(jiàn)殷蛇,融匯借鑒遷移軟件設(shè)計(jì)中的一些思想方法,可以使我們的數(shù)學(xué)思維方法論更通透更系統(tǒng)橄浓,可以更自然地自覺(jué)地產(chǎn)生靠譜的解題念頭粒梦。這也是本人一直強(qiáng)調(diào)的,通透系統(tǒng)的數(shù)學(xué)思維方法論一定是眾多學(xué)科融合的荸实,且不能只限于哲學(xué)匀们、心理學(xué)、思維學(xué)等少數(shù)學(xué)科的融匯准给。道在日用泄朴,思維之道思維智慧也在日用,只是吃瓜群眾日用而不知露氮,這就是需要有人來(lái)捅破這層窗戶紙祖灰,需要真正到位的思維熏陶鍛煉。

4) 解方程求出a與b后畔规,兩式相乘得到關(guān)于ab(整體)與t的等式夫植,這是觀察a、b之后作出的直覺(jué)行為油讯,當(dāng)然要有組合思想、組合變化&變換的意識(shí)延欠、關(guān)系思想(相乘就是創(chuàng)建了新的關(guān)系新的結(jié)構(gòu))作為支撐陌兑。

5)辯證法的變化觀和聯(lián)系觀。從面的內(nèi)容可以看出由捎,解題思維過(guò)程中兔综,思維就是在不斷地運(yùn)動(dòng)變化,在不斷地尋求聯(lián)系(關(guān)系),創(chuàng)造關(guān)系软驰。萬(wàn)化由心涧窒,(心意識(shí))思維(內(nèi)容)在變化,對(duì)應(yīng)地锭亏,解題操作和紙面上的東西也在變化纠吴。

熏陶鍛煉數(shù)學(xué)思維能力不是空話,在這道題的解題實(shí)戰(zhàn)思維過(guò)程中慧瘤,如果點(diǎn)撥引導(dǎo)到位戴已,就能讓學(xué)生們體驗(yàn)到上述1)到5)中提及的多種數(shù)學(xué)思維方法、思想方法锅减、策略與原則糖儡,這不就是在真正熏陶鍛煉學(xué)生們的數(shù)學(xué)思維能力?這不正是在傳授思維智慧思維之道怔匣?

我們幾十年來(lái)的教育一直是灌輸知識(shí)握联,以學(xué)科知識(shí)為中心,不以學(xué)科思維為中心或喊著鍛煉學(xué)科思維的口號(hào)每瞒,實(shí)際上卻是及其不到位的學(xué)科思維鍛煉熏陶金闽,特別是數(shù)學(xué)教育,這樣的教育是有”毒”的独泞,是飲鴆止渴呐矾,事倍功半,只能靠題海戰(zhàn)術(shù)和大量培訓(xùn)折騰學(xué)生懦砂,短期內(nèi)暫時(shí)可以解決升學(xué)考試和競(jìng)賽蜒犯,長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)卻是貽害無(wú)窮,只不過(guò)被忽悠的眾多吃瓜家長(zhǎng)和學(xué)生不知道這些真相荞膘,沒(méi)人講出學(xué)科教育特別是數(shù)學(xué)教育的皇帝新裝罚随。

? ? ? 道悅(王國(guó)波)? 2022.9.4于廣州

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