孙维刚老师数学哲学思想在解题教学中的应用
孙维刚老师是京城普教界的传奇人物。他去世多年,但是他创造的教育奇迹,至今让同行赞叹不已。近几年来,笔者一直研读孙老师的著作,探寻他老人家创造教育奇迹的真啼。本文试图通过案例分析,来展示孙老师数学哲学思想在解题教学中的应用。
一、孙维刚老师最重要的数学哲学思想。
1.广义对称思想:指的是“合理和和谐”。例如。轮换对称式a3b3c33abc中的a.b.c是对称的,并不是它们各占30%,指的是地位是平等的。 2.换个角度思考问题:指的是“可以从不同角度去思考”。
看上去这些思想朴实无华,没有什么奇妙的地方。但是,在好多难题面前威力无比。
二、案例分析 案例1 (2011年江苏高考压轴题)设M为部分正整数组成的集合,数列{an}的首项a11,前n项的和为Sn,已知对任意整数kM,当nk时,SnkSnk2(SnSk)都成立. (1)设M{1},a22,求a5的值; (2)设M{3,4},求数列{an}的通项公式.
2011年江苏高考卷,让大部分考生眉开眼笑,因为前18题很简单。但是尖子生怎么也笑不出来,因为压轴题的第(2)小问能做的人十万分之一都不到。
根据江苏考纲等差数列、等比数列都是c级要求,所以好多考生都知道是等差数列或等比数列,有的同学甚至通过特值猜出答案。可是怎么证都难以找到理论根据。现在用孙老师的数学哲学思想分析如下: 分析:从“广义对称思想”看,把sn转化为an
,根据等式有三个方向:消
sn3sn32(sns3)(1)k3k
4、、。、代人得
消sn, snsnksnksn4sn42(sns4(2)(2)(1)得an4an32a4。消snk,(1)式下标放大一个减去(2)式得(2)式下标放大一个减去(1)式得an2an32an12a4。.消snk,an5an42an12a4。即
an7an2a4(3)an1an2an42a4(4)
上式必须消去a4,才能得到关于an关系式,根aa2a2a(5)n14n5n4
1 据“广义对称思想”分别有(3)和(4)、(3)和(5)、(4)和(5)消a4。
an7an12an4(6)(3)+ (4)、(3)(5)、(4)并化简得:(5)an7anan5an42an1(7)。
aaaa(8)n1nn5n4(6)、(7)、(8)看不出什么关系,但是如果我们“换个角度思考”,消去a4除了(3)、(4)、(5)两两相消外,还可以(3)、(4)、(5)下标放大一个与原式相减去消。(3)、(4)、(5)下标放大一个与原式相减并化简得:an8an7an1an(9)(10)式让我们眼前一亮,an2an2(an5an4)(10)
显然(8)式、aa2(aa)(11)n2n1n6n4即得:an2an2(an1an),anan22an1,an成等差数列。由sn3sn32(sns3)得:sn6sn2(sn3s3),(n6)a1(n6)(n5)n(n1)dna1d2(n3)
22(n3)(n2)d6a16d,a11代人化简即得:d2an2n1。
其实本题从上面分析过程看,用“广义对称思想”和“换个角度思考问题”去分析,思路自然流淌。完全没有高考压轴题那种让普通学生深不见底,高不可攀的感觉。如果普通学生掌握这些思想,也能领略一下高考压轴题的奥秘。
案例2 (2010年全国高中数学联赛加试题第3题)给定整数n2,设正实数
aaak,k1,2,n, a1,a2,an满足ak1,k1,2,,n记Ak12k求证:akAkk1k1nnn1 2分析:乍看这一题目,很自然把akAkakaAkk1k1nnk化成(akAk).
k1na1a2ak(k1)aka1a2ak1再下去如何做,对大部分学
kk生都是一条绝路。可是我们回过头来想一想,刚才是把Ak统一成ak去寻找解题思路。这里转化只有两个方向,一个转化为Ak,另一个转化为ak。Ak转化为ak此路不通。何不“换个角度思考问题”,把左边统一成Ak形式。 2 aAkk1k1nnk写到这里,对 AnAknAnAkAnAk(AnAK)。
k1k1k1k1nnnn1的处理,必然还要回归到定义。aaana1a2ak11AnAk12(a1a2ak)()
nknkaaanak1ak2an11k1k2()(a1a2ak)0a1nnknak1ak2annkk1111k1。()(a1a2ak)()k1。nnnknknnkAnAk1nkn1。本题之所以峰aAAA(1)kKnkn2k1k1k1k1nnn1n1回路转,那是“换个角度思考问题”。事实上如果掌握了这一思想,本题就不在是什么难题。
总之,孙老师的著作,博大精深。对我们师生很有指导意义。以上只是笔者学习孙老师著作的粗浅体会,望各位同行批评指正。