谈“算两次”在教材高考中的体现

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  什么是算两次的思想方法呢?波利亚:“为了得到一个方程,我们必须将同一个量以两种不同的方法表示出来”.对同一数学对象,当用两种不同的方式将整体分解为部分时,则按两种不同方式所求得的总和(无论形式如何)应是相等,这叫计算两次原理.计算两次方法的典型做法是选择一个适当的量,从两个方面去考虑它,其基本格式为:“一方面,另一方面,综合可得”.“源于教材,高于教材”是高考数学命题不变的主题,高考对重要的数学思想方法的考查无一例外地都源于教材.但是,在教学中,“算两次”这一重要的数学思想方法并没有引起广大同行足够的重视.故下面我从三个方面:教材公式性质推导,习题,例题,历年高考试题方面谈谈“算两次”供同行参考,以便让同行在平时教学时引起重视.
  1.教材中公式,性质体现到的“算两次”思想
  例(人教版必修5)等差数列前n项和公式推导中倒序相加法,等比数列前n项和公式推导中的错位相减求和法都很好体现了“算两次”的思想.倒序相加就像数班级人数一样,从前排和从后排数总数是一样的.
  教材中还有很多公式,性质,定理都体现了“算两次”的思想,在这里不一一列举.
  2. 教材中例题,习题体现的“算两次”思想
  (人教版必修4,习题2.4B组3题)
  证明:对任意的a,b,c,d∈R,恒有不等式(ac+bd)2≤(a2+b2)(c2+d2)
  证明:设m=(a,b)n=(c,d)
  一方面m•n=ac+bdm•n=ac+bd|m| |n|cosθ=a2+b2•c2+d2•cosθ
  另一方面|m•n|=|m||n|cosθ≤|m||n|即(m•n)2≤|m|2|n|2
  即(ac+bd)2≤(a2+b2)(c2+d2)
  (人教版必修2第二章,复习参考题B组1题)
  如图,边长为2的正方形ABCD中,(1)点E是AB的中点,点F是BC的中点,将△AED,△DCF分别沿DE,DF折起,使A、C两点重合于A′,求证:(1) A′D⊥EF
  (2) 当BE=BF=14BC时,求A′到EFD的面积.
  
  分析:(1) 略
  (2)由题知BE=BF=14BC=12∠EA′F=∠FA′D=∠DA′E=90°
  一方面VF-A′ED=13S△A′ED•FA′=13×12×2×32×12=14
  另一方面,设A′到面EFD的距离为d
  VA′-EDF=13S△EFD•d=13×12×EF×h×d=13×12×22×3114×d=32224d
  ∴ 14=32224dd=2211
  本题(2)问若改成E,F分别是AB、BC上异于A、B、C的点,四边形ABCD为矩形,S△A′EF=S1,S△A′FD=S2,S△A′ED=S3,求A′到EFD的距离.(请读者思考,答案为2•S1S2S3S21+S22+S23)
  人教版必修5第一章习题1.2B组2题,也很好的体现了“算两次”的思想,教材例题习题中还有很多例子.请读者整理,以备平时教学之用.
  3. 历年高考试题中体现的“算两次”的思想
  (2010全国Ⅱ,8题)△ABC,点D在AB上,CD平分∠ACB,若CB=a,CA=b,|a|=1,|b|=2,则CD等于()
  A. 13a+23bB. 23a+13b
  C. 35a+45bD.45a+35b
  分析:一方面S△ACD=12AC•CD•sin∠ACDS△ACB=12CB•CD•sin∠DCB
  另一方面, h为高,S△ACD=12AD×hS△CDB=12BD×h
  综合得12AC×BD•sin∠ACD12CB×CD•sin∠DCB=12AD×h12BD×h
  即ACCB=ADBD=|b||a|=2.
  ∴ CD=CA+AD=b+23AB=b+23(CB-CA)=13b+23a故选B.
  (2010全国Ⅱ,16题)已知球O的半径为4,圆M与圆N为该球的两个小圆,AB为圆M与圆N的公共弦,AB=4,若OM=ON=3,则两圆圆心的距离MN=.
  分析:如图,设圆M与圆N的半径分别为r1,r2,由题知r1=r2=42-32=3
  设AB的中点为C,∠MON=α,
  得MC=NC=r2-12AB2=3,
  在平面四边形OMNC中,一方面,MN2=OM2+ON2-2OM•ON•cosα
  另一方面,MN2=CM2+CN2+2CM•CN•cosα
  综合得32+32-2×3×3×cosα=(3)2+(3)2+2×3×3×cosα
  即cos=12
  ∴ MN=9+9-2×3×3×cosα=2
  (2010全国Ⅰ,9题)已知F1,F2为双曲线C∶x2-y2=1的左右焦点,点P在C上,∠F1PF2=60°,则P到x轴的距离为()
  A. 32B. 62
  C.3D. 6
  分析:由双曲线的焦点三角形面积公式得S△F1PF2=b2cotθ2=1×cot30°=3,设点P到x轴的距离为h,则S△F1PF2=12|F1F2|×h=12×22×h=3∴h=62故选B.
  ∴ 满足条件的c≤92综合得Cmax=92.
  2010年高考试题,还有很多都体现了“算两次”的思想方法,如2010安徽卷19题,2010湖北卷14题,2010江苏卷16题,2010江西卷20题,2010年全国卷Ⅱ19题等.由于篇幅有限,在此不一一列举.
  
  参考文献
  [1]苏教版高中数学教材编写组,普通高中课程标准实验教科书.数学.必修5
  [2]人民教育出版社.课程教材研究所.中学数学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书.数学.必修1—5.选修2
  [3]钱军先.一种重要的数学思想方法的教学思考.考试-高考数学版.2011—5.
  
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