2003年以前數(shù)學(xué)考試說(shuō)明中能力要求沒(méi)有創(chuàng)新意識(shí)。
2004年數(shù)學(xué)考試說(shuō)明:能力要求中指出,能力是指思維能力、運(yùn)算能力、空間想象能力以及實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。其中創(chuàng)新意識(shí)指對(duì)新穎的信息、情境和設(shè)問(wèn),選擇有效的方法和手段收集信息,綜合與靈活地應(yīng)用所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)、思想和方法,進(jìn)行獨(dú)立的思考、探索和研究,提出解決問(wèn)題的思路,創(chuàng)造性地解決問(wèn)題.命題基本原則中指出,創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力是理性思維的高層次表現(xiàn).在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)和研究過(guò)程中知識(shí)的遷移、組合、融匯的程度越高,展示能力的區(qū)域就越寬泛,顯現(xiàn)出的創(chuàng)造意識(shí)也就越強(qiáng).命題時(shí)要注意試題的多樣性,設(shè)計(jì)考查數(shù)學(xué)主體內(nèi)容,體現(xiàn)數(shù)學(xué)素質(zhì)的題目;反映數(shù)、形運(yùn)動(dòng)變化的題目;研究型、探索型或開(kāi)放型的題目.讓考生獨(dú)立思考,自主探索,發(fā)揮主觀能動(dòng)性,研究問(wèn)題的本質(zhì),尋求合適的解題工具.梳理解題程序,為考生展現(xiàn)其創(chuàng)新意識(shí),發(fā)揮創(chuàng)造能力,創(chuàng)設(shè)廣闊的空間.
2005年數(shù)學(xué)考試大綱(必修+選I):能力要求中創(chuàng)新意識(shí)增加了:創(chuàng)新意識(shí)是理性思維的高層次表現(xiàn)。對(duì)數(shù)學(xué)問(wèn)題的“觀察、猜測(cè)、抽象、概括、證明”,是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的重要途徑,對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的遷移、組合、融會(huì)的程度越高,顯示出的創(chuàng)造意識(shí)也就越強(qiáng)。
考查要求指出對(duì)創(chuàng)新意識(shí)的考查是對(duì)高層次理性思維的考查。在考試中創(chuàng)設(shè)比較新穎的問(wèn)題情境,構(gòu)造有一定深度和廣度的數(shù)學(xué)問(wèn)題,要注重問(wèn)題的多樣化,體現(xiàn)思維的發(fā)散性。精心設(shè)計(jì)考察數(shù)學(xué)主體內(nèi)容,體現(xiàn)數(shù)學(xué)素質(zhì)的試題;反映數(shù)、形運(yùn)動(dòng)變化的試題;研究型、探索型、開(kāi)放型的試題。
兩年考試大綱對(duì)比,說(shuō)明今年高考對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)要求更高,近幾年高考試題中對(duì)這方面考查主要通過(guò)探索性問(wèn)題來(lái)實(shí)現(xiàn)的。那么什么是探索性問(wèn)題呢?如果把一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題看作是由條件、依據(jù)、方法和結(jié)論四個(gè)要素組成的一個(gè)系統(tǒng),那么把這四個(gè)要素中有兩個(gè)是未知的數(shù)學(xué)問(wèn)題稱(chēng)之為探索性問(wèn)題.條件不完備和結(jié)論不確定是探索性問(wèn)題的基本特征.
高考中的探索性問(wèn)題主要考查學(xué)生探索解題途徑,解決非傳統(tǒng)完備問(wèn)題的能力,是命題者根據(jù)學(xué)科特點(diǎn),將數(shù)學(xué)知識(shí)有機(jī)結(jié)合并賦予新的情境創(chuàng)設(shè)而成的,要求考生自己觀察、分析、創(chuàng)造性地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和方法解決問(wèn)題.由于這類(lèi)題型沒(méi)有明確的結(jié)論,解題方向不明,自由度大,需要先通過(guò)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行觀察、分析、比較、概括后方能得出結(jié)論,再對(duì)所得出的結(jié)論予以證明.其難度大、要求高,是訓(xùn)練和考查學(xué)生的創(chuàng)新精神,數(shù)學(xué)思維能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的好題型.
近幾年高考中探索性問(wèn)題分量加重,在選擇題、填空題、解答題中都已出現(xiàn).如2003年高考江蘇卷第16題(立幾)、第20題(解幾);2003年高考全國(guó)卷第15題(立幾)、第22題(解幾);2003年高考上海卷第12題(填空題,解幾)、第21題(Ⅲ)(解幾)、第22題(理:集合與函數(shù),文:數(shù)列與組合數(shù));2004年高考江蘇卷第6題(統(tǒng)計(jì)圖)、第13題(表格);2004年高考上海卷第12題(填空題,數(shù)列)、第16題(選擇題,招聘信息表)、第21題(3)(立幾)、第22題(3)(圓錐曲線);2004年高考北京卷第14題(填空題,數(shù)列)、第20題(不等式證明);2004年高考福建卷第15題(概率)、第21題(Ⅱ)(導(dǎo)數(shù)與不等式);2005年春季高考上海卷第9題(數(shù)列)、第16題(函數(shù))、第21題(2)(函數(shù)與直線)、第22題(3)(橢圓)等。題目設(shè)計(jì)背景新穎,綜合性強(qiáng),難度較大,是區(qū)分度較高的試題,基本上都是每份試卷的壓軸題。
高考常見(jiàn)的探索性問(wèn)題,就其命題特點(diǎn)考慮,可分為歸納型、題設(shè)開(kāi)放型、結(jié)論開(kāi)放型、題設(shè)和結(jié)論均開(kāi)放型以及解題方法的開(kāi)放型幾類(lèi)問(wèn)題.其中結(jié)論開(kāi)放型探索性問(wèn)題的特點(diǎn)是給出一定的條件而未給出結(jié)論,要求在給定的前提條件下,探索結(jié)論的多樣性,然后通過(guò)推理證明確定結(jié)論;題設(shè)開(kāi)放型探索性問(wèn)題的特點(diǎn)是給出結(jié)論,不給出條件或條件殘缺,需在給定結(jié)論的前提下,探索結(jié)論成立的條件,但滿足結(jié)論成立的條件往往不唯一,答案與已知條件對(duì)整個(gè)問(wèn)題而言只要是充分的、相容的、獨(dú)立的.就視為正確的;全開(kāi)放型,題設(shè)、結(jié)論都不確定或不太明確的開(kāi)放型探索性問(wèn)題,與此同時(shí)解決問(wèn)題的方法也具有開(kāi)放型的探索性問(wèn)題,需要我們進(jìn)行比較全面深入的探索,才能研究出解決問(wèn)題的辦法來(lái)。
1.復(fù)習(xí)建議:
(1)在第二輪復(fù)習(xí)的過(guò)程中要重視對(duì)探索性問(wèn)題的專(zhuān)題訓(xùn)練,題型要多樣化,題目涉及的知識(shí)覆蓋面盡量廣一些,難度由淺入深;
(2)近幾年高考探索性問(wèn)題重點(diǎn)出在函數(shù)、數(shù)列、不等式、立體幾何和解析幾何,今年高考這些內(nèi)容還是出探索性問(wèn)題的熱點(diǎn)(特別是解答題),應(yīng)加強(qiáng)對(duì)這些內(nèi)容的研究;
(3)注意總結(jié)探索性問(wèn)題的解題策略。
2.解題策略:
解探索性問(wèn)題應(yīng)注意三個(gè)基本問(wèn)題:認(rèn)真審題,確定目標(biāo);深刻理解題意;開(kāi)闊思路,發(fā)散思維,運(yùn)用觀察、比較、類(lèi)比、聯(lián)想、猜想等帶有非邏輯思維成分的合理推理,以便為邏輯思維定向.方向確定后,又需借助邏輯思維,進(jìn)行嚴(yán)格推理論證,這兩種推理的靈活運(yùn)用,兩種思維成分的交織融合,便是處理這類(lèi)問(wèn)題的基本思想方法和解題策略
解決探索性問(wèn)題,對(duì)觀察、聯(lián)想、類(lèi)比、猜測(cè)、抽象、概括諸方面有較高要求,高考題中一般解這類(lèi)問(wèn)題有如下方法:
(1)直接法:直接從給出的結(jié)論入手,尋求成立的充分條件;直接從給出的條件入手,尋求結(jié)論;假設(shè)結(jié)論存在(或不存在),然后經(jīng)過(guò)推理求得符合條件的結(jié)果(或?qū)С雒?等
例1.如圖,在直四棱柱A1B1C1D1-ABCD中,當(dāng)?shù)酌嫠倪呅蜛BCD滿足條件__________時(shí),有A1C⊥B1D1(注:填上你認(rèn)為正確的條件即可,不必考慮所有可能的情況)
分析:本題是條件探索型試題,即尋找結(jié)論A1C⊥B1D1成立的充分條件,由AA1⊥平面A1C1以及A1C⊥B1D1(平面A1C1的一條斜線A1C與面內(nèi)的一條直線B1D1互相垂直),容易聯(lián)想到三垂線定理及其逆定理。因此,欲使A1C⊥B1D1,只需B1D1與CA1在平面A1C1上的射影垂直即可。顯然,CA1在平面A1C1上的射影為A1C1,故當(dāng)B1D1⊥A1C1時(shí),有A1C⊥B1D1,又由于直四棱柱的上、下底面互相平行,從而B(niǎo)1D1∥BD,A1C1∥AC。因此,當(dāng)BD⊥AC時(shí),有A1C⊥B1D1。由于本題是要探求使A1C⊥B1D1成立的充分條件,故當(dāng)四邊形ABCD為菱形或正方形時(shí),依然有BD⊥AC,從而有A1C⊥B1D1,故可以填:①AC⊥BD或②四邊形ABCD為菱形,或③四邊形ABCD為正方形中的任一個(gè)條件即可。
點(diǎn)評(píng): AC⊥BD是結(jié)論A1C⊥B1D1成立的充要條件,而所填的ABCD是正方形或菱形則是使結(jié)論A1C⊥B1D1成立的充分而不必要的條件. 本例中,滿足題意的充分條件不唯一,具有開(kāi)放性特點(diǎn),這類(lèi)試題重在考查基礎(chǔ)知識(shí)的靈活運(yùn)用以及歸納探索能力。
例2.(2000年全國(guó)高考試題)如圖,E、F分別為正方體的面ADD1A1和面BCC1B1的中心,則四邊形BFD1E在該正方體的面上的射影可能是_____________(要求把可能的圖形的序號(hào)都填上)
分析:本題為結(jié)論探索型的試題,要求有一定的空間想象能力。
解:由于正方體的6個(gè)面可分為互為平行的三對(duì),而四邊形BFD1E的在互為平行的平面上的射影相同,因此可把問(wèn)題分為三類(lèi):a:在上、下兩面上的射影為圖②;b:在前、后兩面上的射影為圖②;c:在左、右兩面上的射影為圖③.
綜上可知,在正方體各面上的射影是圖②或圖③。
點(diǎn)評(píng):這也是一道結(jié)論探索型問(wèn)題,結(jié)論不唯一,應(yīng)從題設(shè)出發(fā),通過(guò)分類(lèi)以簡(jiǎn)化思維,再利用射影的概念,得到正確的結(jié)論。
例3.已知函數(shù)(a,c∈R,a>0,b是自然數(shù))是奇函數(shù),f(x)有最大值,且f(1)>.(1)求函數(shù)f(x)的解析式;(2)是否存在直線l與y=f(x)的圖象交于P、Q兩點(diǎn),并且使得P、Q兩點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)(1,0)對(duì)稱(chēng),若存在,求出直線l的方程,若不存在,說(shuō)明理由.
分析:本題考查待定系數(shù)法求函數(shù)解析式、最值問(wèn)題、直線方程及綜合分析問(wèn)題的能力.
解:(1)∵f(x)是奇函數(shù)
∴f(–x)=–f(x),即,∴–bx+c=–bx–c,∴c=0
∴f(x)=.由a>0,b是自然數(shù)得當(dāng)x≤0時(shí),f(x)≤0,
當(dāng)x>0時(shí),f(x)>0,∴f(x)的最大值在x>0時(shí)取得.
∴x>0時(shí),當(dāng)且僅當(dāng)
即時(shí),f(x)有最大值∴=1,∴a=b2 ①
又f(1)>,∴>,∴5b>2a+2 ②
把①代入②得2b2–5b+2<0解得<b<2,又b∈N,∴b=1,a=1,∴f(x)=
(2)設(shè)存在直線l與y=f(x)的圖象交于P、Q兩點(diǎn),且P、Q關(guān)于點(diǎn)(1,0)對(duì)稱(chēng),
P(x0,y0)則Q(2–x0,–y0),∴,消去y0,得x02–2x0–1=0
解之,得x0=1±,∴P點(diǎn)坐標(biāo)為()或()
進(jìn)而相應(yīng)Q點(diǎn)坐標(biāo)為Q()或Q().
過(guò)P、Q的直線l的方程:x–4y–1=0即為所求.
點(diǎn)評(píng):充分利用題設(shè)條件是解題關(guān)鍵.本題是存在型探索題目,注意在假設(shè)存在的條件下推理創(chuàng)新,若由此導(dǎo)出矛盾,則否定假設(shè),否則,給出肯定的結(jié)論,并加以論證.
(2)觀察--猜測(cè)--證明
例4.觀察sin220°+cos250°+sin20°cos50°=,sin215°+cos245°+sin15°cos45°=,
寫(xiě)出一個(gè)與以上兩式規(guī)律相同的一個(gè)等式 .
答案:sin2α+cos2(α+30°)+sinαcos(α+30°)=
例5.(2003高考上海卷)已知數(shù)列(n為正整數(shù))是首項(xiàng)是a1,公比為q的等比數(shù)列.
(1)求和:
(2)由(1)的結(jié)果歸納概括出關(guān)于正整數(shù)n的一個(gè)結(jié)論,并加以證明.
(3)設(shè)q≠1,Sn是等比數(shù)列的前n項(xiàng)和,
求:
解:(1)
(2)歸納概括的結(jié)論為:
若數(shù)列是首項(xiàng)為a1,公比為q的等比數(shù)列,則
(3)因?yàn)?img src="http://thumb.1010pic.com/pic20/38/383475_1/image027.gif">
例6.由下列各式:
你能得出怎樣的結(jié)論,并進(jìn)行證明.
分析:對(duì)所給各式進(jìn)行比較觀察,注意各不等式左邊的最后一項(xiàng)的分母特點(diǎn):1=21-1,3=22-1,7=23-1,15=24-1,…,一般的有2n-1,對(duì)應(yīng)各式右端為一般也有.
解:歸納得一般結(jié)論
證明:當(dāng)n=1時(shí),結(jié)論顯然成立.
當(dāng)n≥2時(shí),
故結(jié)論得證.
(3)特殊-一般-特殊:其解法是先根據(jù)若干個(gè)特殊值,得到一般的結(jié)論,然后再用特殊值解決問(wèn)題。
例7.設(shè)二次函數(shù)f(x)=ax2+bx+c (a,b,c∈R,a≠0)滿足條件:
①當(dāng)x∈R時(shí),f(x-4)=f(2-x),且f(x)≥x;②當(dāng)x∈(0,2)時(shí),f(x)≤
③f(x)在R上的最小值為0。
求最大值m(m>1),使得存在t∈R,只要x∈[1,m],就有f(x+t)≤x
分析:本題先根據(jù)題設(shè)求出函數(shù)f(x)解析式,然后假設(shè)t存在,取x=1得t的范圍,再令x=m求出m的取值范圍,進(jìn)而根據(jù)t的范圍求出m的最大值。
解法一:∵f(x-4)=f(2-x),∴函數(shù)的圖象關(guān)于x= -1對(duì)稱(chēng)
∴ 即b=2a
由③知當(dāng)x= -1時(shí),y=0,即a-b+c=0;由①得 f(1)≥1,由②得 f(1)≤1.
∴f(1)=1,即a+b+c=1,又a-b+c=0
∴a= b= c= ,∴f(x)=
假設(shè)存在t∈R,只要x∈[1,m],就有f(x+t)≤x
取x=1時(shí),有f(t+1)≤1(t+1)2+(t+1)+≤1-4≤t≤0
對(duì)固定的t∈[-4,0],取x=m,有
f(t+m)≤m(t+m)2+(t+m)+≤mm2-2(1-t)m+(t2+2t+1)≤0
≤m≤ ∴m≤≤=9
當(dāng)t= -4時(shí),對(duì)任意的x∈[1,9],恒有f(x-4)-x=(x2-10x+9)=(x-1)(x-9)≤0
∴m的最大值為9.
解法二:∵f(x-4)=f(2-x),∴函數(shù)的圖象關(guān)于x=-1對(duì)稱(chēng)
∴ b=2a
由③知當(dāng)x= -1時(shí),y=0,即a-b+c=0;由①得 f(1)≥1,由②得 f(1)≤1
∴f(1)=1,即a+b+c=1,又a-b+c=0
∴a= b= c=∴f(x)==(x+1)2
由f(x+t)=(x+t+1)2≤x 在x∈[1,m]上恒成立
∴4[f(x+t)-x]=x2+2(t-1)x+(t+1)2≤0當(dāng)x∈[1,m]時(shí),恒成立
令 x=1有t2+4t≤0-4≤t≤0
令x=m有t2+2(m+1)t+(m-1)2≤0當(dāng)t∈[-4,0]時(shí),恒有解
令t= -4得,m2-10m+9≤01≤m≤9
即當(dāng)t= -4時(shí),任取x∈[1,9]恒有f(x-4)-x=(x2-10x+9)=(x-1)(x-9)≤0
∴ mmin=9
點(diǎn)評(píng):本題屬于存在性探索問(wèn)題,處理這道題的方法就是通過(guò)x的特殊值得出t的大致范圍,然后根據(jù)t的范圍,再對(duì)x取特殊值,從而解決問(wèn)題。
(4)聯(lián)想類(lèi)比
例8.在平面幾何里,有勾股定理:“設(shè)△ABC的兩邊AB,AC互相垂直,則AB2+AC2=BC2”拓展到空間,類(lèi)比平面幾何的勾股定理,研究三棱錐的側(cè)面面積與底面面積間的關(guān)系,可以得出的正確結(jié)論是:“設(shè)三棱錐A-BCD的三個(gè)側(cè)面ABC、ACD、ADB兩兩相互垂直,則.”
例9.若數(shù)列{an}是等差數(shù)列,數(shù)列{bn}滿足bn=,則{bn}也為等差數(shù)列.類(lèi)比上述性質(zhì),相應(yīng)地,若數(shù)列{cn}是等比數(shù)列,且cn>0,數(shù)列{dn}滿足dn= ,則數(shù)列{dn}也為等比數(shù)列. 答案:dn=(n∈N*)
例10.(2003年上海市春季高考題)設(shè),利用課本中推導(dǎo)等差數(shù)列前n項(xiàng)和的公式的方法,可求得的值是
分析:利用f(1-x)+f(x)=,可求=
(5)賦值推斷
例11.(2004年高考上海卷16)某地2004年第一季度應(yīng)聘和招聘人數(shù)排行榜前5個(gè)行業(yè)的情況列表如下
行業(yè)名稱(chēng) |
計(jì)算機(jī) |
機(jī)械 |
營(yíng)銷(xiāo) |
物流 |
貿(mào)易 |
應(yīng)聘人數(shù) |
215830 |
200250 |
154676 |
74570 |
65280 |
行業(yè)名稱(chēng) |
計(jì)算機(jī) |
營(yíng)銷(xiāo) |
機(jī)械 |
建筑 |
化工 |
招聘人數(shù) |
124620 |
102935 |
89115 |
76516 |
70436 |
若用同一行業(yè)中應(yīng)聘人數(shù)與招聘人數(shù)比值的大小來(lái)衡量該行業(yè)的就業(yè)情況,則根據(jù)表中數(shù)據(jù),就業(yè)形勢(shì)一定是( B )
A.計(jì)算機(jī)行業(yè)好于化工行業(yè) B.建筑行業(yè)好于物流行業(yè).
C.機(jī)械行業(yè)最緊張. D.營(yíng)銷(xiāo)行業(yè)比貿(mào)易行業(yè)緊張
例12.(2004年高考江蘇卷)二次函數(shù)y=ax2+bx+c(x∈R)的部分對(duì)應(yīng)值如下表:
x |
-3 |
-2 |
-1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
y |
6 |
0 |
-4 |
-6 |
-6 |
-4 |
0 |
6 |
則不等式ax2+bx+c>0的解集是.
(6)幾何意義法
幾何意義法就是利用探索性問(wèn)題的題設(shè)所給的數(shù)或式的幾何意義去探索結(jié)論,由于數(shù)學(xué)語(yǔ)言的抽象性,有些探索性問(wèn)題的題設(shè)表述不易理解,在解題時(shí)若能積極地考慮題設(shè)中數(shù)或式的幾何意義所體現(xiàn)的內(nèi)在聯(lián)系,巧妙地轉(zhuǎn)換思維角度,將有利于問(wèn)題的解決。
例13.設(shè)x、y為實(shí)數(shù),集合A={(x,y)|y2―x―1=0},B={{(x,y)|16x2+8x―2y+5=0},
C={(x,y)|y=kx+b},問(wèn)是否存在自然數(shù)k,b使(A∪B)∩C=φ?
分析:此題等價(jià)于是否存在自然數(shù)k,b,使得直線y=kx+b與拋物線y2―x―1=0和16x2+8x―2y+5=0都沒(méi)有交點(diǎn)。
解:因?yàn)閽佄锞€y2―x―1=0和16x2+8x―2y+5=0在y軸上的截距分別為1、,所以取b=2,由無(wú)實(shí)數(shù)解,得,從而k=1,
此時(shí)方程組無(wú)實(shí)數(shù)解.故存在k=1,b=2滿足(A∪B)∩C=φ.
點(diǎn)評(píng):與集合運(yùn)算有關(guān)的一類(lèi)探索性問(wèn)題,它的題設(shè)往往都具有鮮明的幾何意義。
隨著以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn)的素質(zhì)教育的深入發(fā)展和新課程改革的不斷深入,高考命題將更加關(guān)注“探索性問(wèn)題”.從最近幾年來(lái)高考中探索性問(wèn)題逐年攀升的趨勢(shì),可預(yù)測(cè)探索性問(wèn)題仍將是高考命題“孜孜以求的目標(biāo)”.我們認(rèn)為進(jìn)行探索性問(wèn)題的訓(xùn)練,是數(shù)學(xué)教育走出困境的一個(gè)好辦法.由于數(shù)學(xué)開(kāi)放探索題有利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)和良好思維品質(zhì)的形成,它越來(lái)越受到教育界人士的關(guān)注和深入研究,在高考中起著愈來(lái)愈重要的作用.我們預(yù)測(cè): 1.從2000年-2004年的高考中,探索性問(wèn)題逐年攀升的趨勢(shì),可預(yù)測(cè)今后將會(huì)加大開(kāi)放探索性考題的力度.
2.在2003年和2004年連續(xù)兩年高考題中(特別是上海市高考題),出現(xiàn)以解析幾何、立體幾何和函數(shù)為背景的結(jié)論開(kāi)放型探索性的解答題,說(shuō)明這類(lèi)題型仍將是高考解答題的重點(diǎn).
3.設(shè)計(jì)開(kāi)放探索題,能考查學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),特別應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新性的解答,這就反映學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),應(yīng)該很好鼓勵(lì).
4.將在方法型開(kāi)放探索題中有所突破,用非常規(guī)的解題方法,或者指定兩種以上方法解同一個(gè)問(wèn)題,或者在題設(shè)或結(jié)論開(kāi)放型的問(wèn)題中解決方法也具有一定的開(kāi)放性問(wèn)題,都可能在高考中出現(xiàn).
2005-3-24
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