逆向思维在初中数学解题中的应用

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  摘要:逆向思维是一种倒推资源配置,从目标出发逆向而行,借助已知条件逐步推进的思维方式,在教学过程中,培养学生的逆向思维,有助于激发学生学习数学的兴趣,提高学生解题的敏捷性和灵活性.
  关键词:逆向思维;初中数学;实践应用
  中图分类号:G632文献标识码:A文章编号:1008-0333(2021)29-0046-02
  思维模式主要有两种:一种是正向思维,即根据现成的资源,正向推进,稳扎稳打,逐步发展;一种是逆向思维,即倒推资源配置,从目标出发逆向而行,借助已知条件逐步推进.初中数学是一门基础学科,涵盖面广,逻辑性强,在学习过程中常常会碰到一些难题,在用正向思维难以解决的时候,不妨引导学生采用逆向思维来“夺取胜利”.本文通过例析逆向思维在初中数学解题中的应用,谈谈在教学实践中一些具体做法.
  一、逆向推导
  学习平方差公式是通过多项式的乘法进行计算正向推导得出结论,如果解题时采用逆向推导的方法去运用公式,可以激发出学生的学习兴趣心,促进课堂教学的顺利开展.
  例1简便计算5512-4492
  师:请大家观察这条算式的特点,联系学过的公式,看看是不是能利用公式来计算呢?
  生:我想到了平方差公式:(a+b)(a-b)=a2-b2.(教師板书公式)
  师:你的思维很活跃.我们一起来观察这条平方差公式具有哪些特征.
  生1:等式左边是两个二项式相乘,这两个二项式中的第一项完全相同,第二项互为相反数.
  生2:右边是两项的平方差,也就是相同项的平方与相反项的平方的差.
  师:把这条公式反过来就是a2-b2=(a+b)(a-b)(教师板书公式)
  师:你能用一句话把这条公式解释一下吗?
  生:求两项的平方差就等于求这两项的和与这两项的差的积.
  师:再来看算式5512-4492,这里的两项分别是指什么?
  生:数字551和数字449.
  师:5012-4992可以分解为哪两个因式的积?
  生:可以分解为(551+449)与(551-449)的积.
  师:现在你能把这道题非常简便地计算出来吗?
  生:能.5512-4492=(551+449)×(551-449)=2000.
  师:从运用平方差公式进行来简便计算的过程中,你得到了什么启发?
  生:把平方差公式逆向思考,就得出了“两个数的平方差等于这两个数的和与这两个数的差的积”的结论,这样计算起来就非常简便.
  这个课例中,教师引导学生逆向思考平方差公式,透过深入分析其内涵,深化了学生的理解与记忆.
  二、逆向计算
  学生计算题目时,往往会按部就班,根据常规的计算法则进行运算.实际上,数学中的许多计算法则都具有可逆性,在解题的时候教师就要充分利用这种可逆性,引导学生恰当运用公式法则寻求题目的简捷解法.
  生:太方便了,而且很容易计算到正确的结果.
  如果按照常规方法无法解决的时候,应该及时转换思路,尝试采用逆向思维的方法去解题,即由题目中所给条件的可逆性,思考逆转后会出现什么情况,能否再回到原来的题目中,如果可行的话,那就大胆地另辟蹊径去解决问题.
  三、逆向分析
  有些数学题,从已知条件直接入手去思考,会得到多个结论,导致在解题过程中“迷失方向”,不知道该如何继续下去.此时如果逆向分析,从题目的结论出发,逐步往回逆推,往往可以找到满意的解题途径.
  例4已知x、y是不相等的正数,求证:x3+y3>x2y+xy2.
  师:观察这条不等式,你想到了什么解题思路?
  生:我看到不等式左边是x3+y3,马上就想到了公式:x2+y2=(x+y)(x2-xy+y2),我就想能不能用这条等式来解题呢?
  师:先请大家把不等式两边分解因式.
  生:x2+y2=(x+y)(x2-xy+y2),x2y+xy2=xy(x+y).
  师:题目中要求证的不等式就转化为(x+y)(x2-xy+y2)>xy(x+y),仔细观察,要使这道不等式成立,只需知道什么条件?
  生:转化后的不等式两边都有因式(x+y),因为x和y都是正数,x+y>0,所以只需知道x2-xy+y2>xy就可以了.
  师:你真爱动脑筋!我们再用这样的思路去逆向分析题目.
  生1:把不等式的右边项移到左边,转化为x2-2xy+y2>0,即求出(x-y)2>0就可以了.
  生2:因为x、y是不相等的正数,所以(x-y)2>0是成立的.
  这个课例中,学生采用“顺推不行则逆推”的方法进行逆向思考,打破了解题思路中的僵局,结合已学知识顺利地迎来了“新局面”.如果经常进行此类习题的练习,学生的创造性思维将会有飞跃的进步.   四、逆向证明
  反证法因其遵循“由果溯因”的思维模式在学习某些基本的性质、定理和结论中经常被运用,因此在教学时教师也要将此作为解题的重要方法,引导学生在解决难度较大的题目时有意识地去尝试运用.
  例5勾股定理的证明
  师:如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,三个边长分别为a、b、c,求证:a2+b2=c2.
  师:可以用量出AB、AC、BC的长度后直接计算的方法来证明吗?
  生:当然不行.
  师:那怎么来求证两条直角边的平方和等于斜边的平方呢?
  生:试一试用反证法.
  师:好办法.说说你的思路.
  生:假设a2+b2≠c2.
  师:即BC2+AC2≠AB2.
  生:如图2过C点作斜边AB上的垂线,垂足为O.
  (教师在图形上添加辅助线CO)
  生:斜边AB被分为两条线段AO和OB,由AB2=AB·AB=AB(AO+BO)=AB·AO+AB·BO
  师:为什么要考虑这一步呢?
  生:根据刚才的假设,可以推测出:BC2≠AB·BO,AC2≠AB·AO,即BO:BC≠BC:AB,或者AO:AC≠AC:AB.
  师:可以看出BO和BC是Rt△BOC中的一条直角边和一条斜边;AO和AC是Rt△AOC中的一条直角边和一条斜边.
  生:在△AOC和△ACB中,因为∠A=∠A,则当AO:AC≠AC:AB时,∠AOC≠∠ACB;在△BOC和△BCA中,因為∠B=∠B,则当BO:BC≠BC:AB时,∠BOC≠∠ACB,又因为∠ACB=90°,所以∠AOC≠90°,∠BOC≠90°,这与添加的辅助线CO⊥AB相矛盾,所以BC2+AC2≠AB2不成立.
  师:你利用反证法证明出了AC2+BC2=AB2,即a2+b2=c2.
  从这个课例中可以看出,反证法从假设命题结论的反面入手,将相反的判断作为已知条件,经过严谨的逻辑推导出与已知题设条件相矛盾的结论,从而证明原命题成立.
  参考文献:
  [1]王波.初中数学教学中的逆向思维[J].新课程(教研版),2010(12):322-323.
  [2]赵兴根.例析反向思维在初中数学解题中的应用[J].福建中学数学,2014(03):78-79.
  [责任编辑:李璟]
  作者简介:纪红芳(1976.10-),女,江苏省南通人,本科,中学一级教师,从事初中数学教学研究.
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