这个寒假,我辅导一个读高中一年级的表弟做功课,感觉现在高中的课程真是不简单。就拿数学来说,涉及到函数方面的知识既要学生有很好的数学基础,又要随机应变、灵活应用。此外,也需要良好的思维习惯。
给我印象最深的是这样一道题:一个定义域在(0, +∞)上的函数f(x),满足性质f(xy)=f(x)+f(y),且f(2)=1。(1)求f(1/2)的值;(2)证明f(x)在其定义域上的单调性。
对于第一个小问,利用函数的性质,作答步骤如下:令x=2,y=1带入,则f(2×1)=f(2)+f(1),求出f(1)=0;再令x=2,y=1/2,带入,则f(2×1/2)=f(2)+f(1/2),求出f(1/2)=-1。
对于第二个小问,如果想正面解决很难入手,证明函数的单调性的一般做法是:设两个未知数x1和x2,令x1<x2,证明f(x1)<f(x2)或f(x1)>f(x2)。从题干可以看出,通过这种方法很难达到目标,因为f(x1)-f(x2)不好表示。
这个时候,我们就要想到一些特殊函数的性质了。哪个函数有f(xy)=f(x)+f(y)这样的性质呢?经过一番思索之后,我想到了对数函数,其性质之一便是loga(xy)= loga(x)+loga(y)。因此,在此设f(x)=loga(x),将x=2带入,有f(2)=loga(2)=1,则a=2,所以f(x)=log2(x)。再将x=1和x=1/2带入,发现结果与题中所给的一致,证明f(x)=log2(x)是正确的,其定义域为(0,
+∞)。因此,对数函数f(x)=log2(x)在其定义域上是单增的。
从整个题目的求解思路来看,除了要学生会一些基本的数学理论,像函数单调性的判断方法之外,还需要他们有良好的思维。这里便是逆向思维,是倒推法。何以展现呢?对于一个对数函数,如果给定了其解析式,那么有什么性质便一览无余。但这里是要我们通过性质来推出函数的表达式,属于一种“逆水行舟”的行为。
这让我联想到算法课程中的“递归法”。“递归”包括两个部分:基础情况和递归部分,而这道题目中我们通过性质来反推出函数的表达式便是“递归部分”的一个表现。看来,现在高中的课程已经涉及到大学课程的一些思维方式了。怪不得现在高中生那么的累!
读了刘未鹏写的《暗时间》,我对“思维”有了更加清晰的认识。我们做一件事情,要先在大脑中构思,然后才实践出来,这就是所谓的“二次构造”。如果我们经常注意自己思考问题的方式,不断总结学习,不断推敲,那么我们便会形成一套科学有效的思维方式,以后遇到类似的问题便可以很快解答,遇到难题也能够通过分析等方式来解决。
一道小小的题目不仅训练了我们的思维方式,而且也让我们懂得了数学在锻炼人脑方面的重要性,让我们与自己的大脑和心灵进行了一番对话,岂不妙哉!