提要
我們在思考問題的時候,若能根據(jù)題中的結構特點,把問題中貌似獨立,但實質(zhì)上又相互聯(lián)系的量看成一個整體,從而在宏觀上尋求解決問題的途徑,這種思想方法就稱為整體的思想方法。
知識全解
一.整體法的概念
所謂的整體法,就是研究某些數(shù)學問題時,往往不是以問題的某個組成部分為著眼點,而是有意識地放大問題的視角,將要解決的問題看成一個整體,通過研究得到整體形式或整體處理后,達到順利而又簡捷地解決問題的目的。
只有所求的問題含有(或通過變形含有)已知條件中的“整體”才可以使用整體法。
二.整體法的解題策略
利用整體思想,把一些看似彼此獨立,實質(zhì)上緊密相連的量作為整體進行處理,不僅會使問題化繁為簡,化難為易,而且有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力,提高分析問題和解決問題的能力。
事實上,有許多數(shù)學問題,如果我們糾纏于題目中的“細枝未節(jié)”,則解題過程冗繁,還有可能解不出,但若能統(tǒng)觀全局,用整體思想方法來處理,則可化繁為簡,出奇制勝。
學法指導
類型1 整體代入
例1 若a-2b=3,則9-2a+4b的值為___
【解析】把a-2b=3整體代入9-2a+4b=9-2(a-2b) =9-2×3=3
【點評】解決此類的常規(guī)方法是先求出a、b的值,然后代入求值,但將已知式整體代入到變形后的求值式,便十分簡捷地求得代數(shù)式的值。
類型2 整體換元
【點評】若把已知的兩個方程聯(lián)立為方程組,直接求x,y不易求出,同時要檢驗解的合理性。
類型3 整體變形
【點評】把變形后的1/2a-3b看作整體
類型4 整體代換
【點評】這里體現(xiàn)了一種整體代換的思想,之所以用A表示第一個多項式主要是為了書寫上的方便、運算過程的簡潔,還不容易出錯
類型5 整體加減
【點評】這里體現(xiàn)的是一種整體合并的思想,當已知出現(xiàn)了兩個方程的時候,可以考慮讓二者相加減得到要求的形式.
類型6 整體補形
例6 如圖所示
已知AD是△ABC的中線,BE交AC于點E,交AD于點F,且 AE=EF,求證:AC=BF
【解析】已知AD是△ABC的中線,可以通過作輔助線將三角形補全為平行四邊形。 如圖所示,延長AD到H,使DH=AD,連接BH、CH
∵BD =DC,DA =DH
∴四邊形ABHC為平行四邊形
∵AC=BH,∠BHD=∠CAD.
又∵AE=EF,∴∠EAF=∠EFA
∵∠EFA=∠BFD
∴∠BHD=∠BFH
∴BF=BH
∴BF=AC.
【點評]按照常規(guī)思路,要把AC、BF兩條線段移動到同一個三角形中,或者移動到兩個全等三角形中來證明,但是輔助線不易作,將三角形補全為平行四邊形,利用平行四邊形的對邊平行且相等,可由等量代換來證得AC= BF。
類型7 整體改造
例7 有甲、乙、丙3種貨物,若購甲3件,乙7件,丙1件,共需3.15元;若購甲4件,乙10件,丙1件,共需4. 20元?,F(xiàn)在計劃購甲、乙、丙各一件,共需多少元?
【解析】設購甲、乙、丙各1件分別需x元、y元、z元
解關于x+3y、x+y+z的二元一次方程組,可得x+y+z= 1.05
即購甲、乙、丙各一件共需 1.05元,
【點評】因為要求的未知數(shù)有3個,而題設條件中只有兩個等量關系,所以要把甲、乙、丙每件的錢數(shù)求出來是不可能的,若把甲、乙、丙各一件的錢數(shù)看成一個,問體,問題就可解決。由于所關注的不是x,y,z的值,而是x+y+z整體的值,故解題目標明確,直奔主題即可。需要說明的是,這里用到了整體改造,通過改造使得每個方程中都有x+y+z這個整體,如果把x+3y、x+y+z設成其他未知數(shù),那么就是整體換元思想。
類型8 整體合并
例8 已知:實數(shù)x、y滿足3x-7y=8,9x-5y=-2,則6x+2y=______
【解析】用9x-5y=-2減去3x-7y=8,可得6x+2y=-10
【點評】本題的常規(guī)思路是把3x-7y=8,9x-5y= -2聯(lián)立成二元一次方程組,解得x、y的值,再把x、y的值代入6x+2y得到答案,這樣處理雖然也可得到答案,但解題過程要比用整體合并思想繁雜得多
經(jīng)典例題
例1 利用整體法求值
若實數(shù)a、b滿足(4a+4b)(4a+4b-2)-8=0,則a+b=____
【解析】將(4a+4b)(4a+4b-2)- 8=0中的4a+ 4b看作個整體,
∴4a+4b-4=0,或4a+4b+2=0
∴a+b=1,或a+b=-1/2
【點評】本題中只有一個方程,卻有兩個未知數(shù)a、b,一般情況下,欲求出每個未知數(shù)是不可能的,因此考慮把所求的代數(shù)式a+b整體處理
例2 利用整體法解方程組
【解析】由②得:9(x+2y-3z)+43z=63 ④
將①代入④,得9×(-36)+43z=63
∴z=9
由③,得9x-4(x+2y- 3z)=207 ⑤
將①代入⑤,得9x-4×(-36) =207
∴x=7
將x=7,z=9代入①,得7+2y-3×9=-36
∴y=-8
【點評】本題打破了傳統(tǒng)的“消元”常規(guī),視'x+2y-3z'為整體,使解方程組變更得輕松簡便,這種運用整體思想解方程組的方法,實質(zhì)上是一種技巧,是對特定的方程組而言的。
例3 利用整體法求陰影面積
如圖所示,
分別以n邊形的頂點為圓心,以單位為1的半徑畫圓,則圖中陰影部分的面積之和為___ 個平方單位
【解析】觀察圖形,陰影部分由n個扇形組成,若分別求出每一個扇形的面積然后求和是很難實現(xiàn)的。因此可整體思考:由于這n個圓的半徑都相等,且這n個圓心角度數(shù)之和正好是n邊形的外角和等于360度進而可解得:
【點評】本題運用整體處理的技巧,使看似困難的問題簡捷獲解
例4 利用整體法解反比例函數(shù)問題
如圖所示,
已知雙曲線y=k/x(x>0)經(jīng)過矩形OABC的邊AB、BC的中點F、E,且四邊形OEBF的面積為2,則k=___
【解析】設B點的坐標為( 2a,2b),則E點的坐標為(a, 2b),F(xiàn)點的坐標為(2a,b),所以k=2ab
因為4ab-1/2×2ab×2=2,所以2ab=2,即k=2
【點評】本題若直接計算k的值比較麻煩,采用的方法是首先設出點B的坐標,借助于坐標表示出圖形的面積,整體求解.