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GGB在解题中的暴力应用

谭峰 上海初高中数学
2025-01-05

本文仅适用于数学教师群体,作为学生,也可以了解一下。


我的生活中充斥了太多高中数学题,当然,我不会去解遇到的每一道题,肯定是没有这个精力的。有些题,我明显觉得是有思路的,或者曾经做过的,就会懒得算。或者,有些题是别人解出来的,我只需验证答案,这时候,如果我能借助991计算器或者Geogebra解出来,我是绝不会动笔的。相信不少老师也会有这些情况,故整理出这篇文章,供大家参考使用。


关于991计算器的解题应用,我三年前曾写过一篇《卡西欧991计算器的正确打开方式》,放在今天来看,仍是考试中的常规操作,没看过的同学可以学习一下,学到了就是挣到了。


但计算器有很多局限性,比如含字母、含参数一类的问题,就是计算器的死穴。所以,当我遇见了Geogebra(以下简称GGB),作为一个偶尔不愿解题的数学老师,彷佛打通了一条新的解题之路。


关于GGB,我之前也写文章介绍过,《Geogebra在高中数学教学中的应用》,该文还被北师大曹教授留言表扬,也是受宠若惊。里面提到了GGB的三种常规应用:1作图编辑;2解题验证;3制作动图素材;囿于篇幅,那篇文章在GGB的解题验证方面,只举了一个例子。而本文,就是想在这方面拓展延伸开来,让大家有一个更直观的体验。


1. 含参数的函数方程不等式问题


例1. 七宝中学高一月考(2018.10)第10题

首先设置参数滑杆a,输入函数f(x)=x^2-2ax+3-2a,拉动滑杆,即可观察函数随参数a的变化而变化,根据题意,在两根之间恰还要有两个正整数,所以即满足f(2)<0且f(3)≥0,秒得结果(7/6,3/2]


例2. 进才中学高三月考(2018.10)第8题

设置参数滑杆a,因为是分段函数,所以输入两个函数f(x)=function[-(x+3)(x-1),-100,a],(function[函数,a,b]表示区间在[a,b]上的函数),g(x)=function[2^x-2,a,100],拉动滑杆,即可观察函数变化,可知当a<-3时,函数恰有一个零点


例3. 进才中学高三月考(2018.10)第9题

设置参数滑杆m,输入函数f(x)=(m(x^2)+(m-3)x+1)^(0.5),拖动滑杆,可观察函数变化,可知m在[0,1]时,函数值域为[0,+∞],秒得正确答案。当然,要计算也不复杂,就是几种情况要讨论清楚


例4. 华二附中高三月考(2018.10)第16题

设置参数滑杆a,输入f(x)=function[x^2-x+3,-100,1],g(x)=function[x+2/x,1,100],画出分段函数的图像,再输入h(x)=abs(0.5x+a),即绝对值函数,拖动滑杆,观察图像变化,可知a大致在[-2.9,2]之间变化时,分段函数永远在绝对值函数的上方,故选A


例5. 华二附中高三月考(2018.10)第18题

设置参数滑杆a,输入函数f(x)=abs(2x-1)-abs(x-a),再输入y=1,将滑杆拖到0,即a=0,可得第(1)问解集为(0,2),图中A、B两点为函数与x轴的交点,C点为函数与x=0.5的交点,连多边形ABC,单击右键,设置其显示数值,即可显示f(x)与x轴所围成三角形的面积,拖动滑杆,即可观察面积变化,可得当a<-1时,三角形面积大于1.5,秒得结果


例6. 上海中学高三周练5(2018.10)第8题

设置参数滑杆m,输入函数f(x)=function[abs(x),-100,m]与g(x)=function[x^2-2mx+4m,m,100],拖动滑杆,观察函数变化,要满足题意,可知m>3


2.复杂的函数方程图像问题


例7. 进才中学高三月考(2018.10)第10题

直接输入f(x)=2^(x+2)/(2^x+2),观察可得值域在0到4之间,所以对称中心的纵坐标为2,观察可得对称中心P点为(1,2)


例8. 上海中学高三周练5(2018.10)第9题

输入函数f(x)=(((2^x+1)^2)/((2^x)x))+1,观察图像可得对称中心为(0,1),而题中定义域是关于原点对称的,所以最大值与最小值之和为2


例9. 华二附中高三月考(2018.10)第13题

设置参数滑杆a,输入函数f(x)=a^x-(1/a),拉动滑杆,可以观察出函数经过定点(-1,0),故选D


3.解析几何中轨迹或定值最值问题


例10. 华二附中高三月考(2018.10)第9题

设置参数滑杆a,输入椭圆xx/20+yy/4=1,点P为x=a与椭圆上半部分的交点,AF为定值,所以测量PA+PF的长度即可,画折线APF,单击右键,设置其显示数值(即长度),画多边形APF,单击右键,设置其显示数值(即面积),拉动滑杆,观察可得,当a=0时,PA+PF有最小值(大约为6.71),此时面积为4


例11. 华二附中高三月考(2018.10)第20题

第(1)问,由图可知Q点纵坐标必为0.25p,准线为y=-0.5p,所以0.75p=0.75,即p=1


第(2)问,设参数滑杆b(或者设斜率为参数也可以),点A为x=b与抛物线的交点,直线AD与抛物线另一交点为B,连多边形NBA,拖动滑杆,即可观察三角形NBA面积变化。观察可得,AB平行于x轴时,面积有最小值。联立y=1与x²=2y,求得A(-√2,1),B(√2,1),面积最小值为2√2


第(3)问,这个需要设置两个参数,一个决定A的运动,一个决定直线l的运动,可试得y=0.5时,直线y=0.5被以AD为直径的圆所截得的弦长为定值,定值为1


以上关于GGB解题的应用,其实只是GGB解题应用的冰山一角,在很多时候可以帮助我们更了解题目的本质。但这毕竟不是解题的正确路径,仅作为教学辅助使用,帮助自己验证答案、帮助学生加强理解。而作为学生,还是要努力掌握解题的一般方法与思路,不要沉迷于旁门左道。


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