整體法思想


整體法思想

提要

我們在思考問題的時候,若能根據題中的結構特點,把問題中貌似獨立,但實質上又相互聯繫的量看成一個整體,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後,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,而且有助於培養學生的創造性思維能力,提高分析問題和解決問題的能力。

事實上,有許多數學問題,如果我們糾纏於題目中的“細枝未節”,則解題過程冗繁,還有可能解不出,但若能統觀全局,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】解決此類的常規方法是先求出a、b的值,然後代入求值,但將已知式整體代入到變形後的求值式,便十分簡捷地求得代數式的值。


類型2 整體換元


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【點評】若把已知的兩個方程聯立為方程組,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


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【點評】把變形後的1/2a-3b看作整體


類型4 整體代換


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【點評】這裡體現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


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【點評】這裡體現的是一種整體合併的思想,當已知出現了兩個方程的時候,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


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已知AD是△ABC的中線,BE交AC於點E,交AD於點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。現在計劃購甲、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


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解關於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】因為要求的未知數有3個,而題設條件中只有兩個等量關係,所以要把甲、乙、丙每件的錢數求出來是不可能的,若把甲、乙、丙各一件的錢數看成一個,問體,問題就可解決。由於所關注的不是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,這裡用到了整體改造,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,那麼就是整體換元思想。


類型8 整體合併

例8 已知:實數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】本題的常規思路是把3x-7y=8,9x-5y= -2聯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併思想繁雜得多


經典例題

例1 利用整體法求值

若實數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,


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∴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a、b,一般情況下,欲求出每個未知數是不可能的,因此考慮把所求的代數式a+b整體處理


例2 利用整體法解方程組


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【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


整體法思想

【點評】本題打破了傳統的“消元”常規,視'x+2y-3z"為整體,使解方程組變更得輕鬆簡便,這種運用整體思想解方程組的方法,實質上是一種技巧,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,


整體法思想

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後求和是很難實現的。因此可整體思考:由於這n個圓的半徑都相等,且這n個圓心角度數之和正好是n邊形的外角和等於360度進而可解得:


整體法思想

【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問題

如圖所示,

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已知雙曲線y=k/x(x>0)經過矩形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點的座標為( 2a,2b),則E點的座標為(a, 2b),F點的座標為(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,採用的方法是首先設出點B的座標,藉助於座標表示出圖形的面積,整體求解.


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