整体法思想


整体法思想

提要

我们在思考问题的时候,若能根据题中的结构特点,把问题中貌似独立,但实质上又相互联系的量看成一个整体,从而在宏观上寻求解决问题的途径,这种思想方法就称为整体的思想方法。


知识全解

一.整体法的概念

所谓的整体法,就是研究某些数学问题时,往往不是以问题的某个组成部分为着眼点,而是有意识地放大问题的视角,将要解决的问题看成一个整体,通过研究得到整体形式或整体处理后,达到顺利而又简捷地解决问题的目的。

只有所求的问题含有(或通过变形含有)已知条件中的“整体”才可以使用整体法。

二.整体法的解题策略

利用整体思想,把一些看似彼此独立,实质上紧密相连的量作为整体进行处理,不仅会使问题化繁为简,化难为易,而且有助于培养学生的创造性思维能力,提高分析问题和解决问题的能力。

事实上,有许多数学问题,如果我们纠缠于题目中的“细枝未节”,则解题过程冗繁,还有可能解不出,但若能统观全局,用整体思想方法来处理,则可化繁为简,出奇制胜。


学法指导

类型1 整体代入

例1 若a-2b=3,则9-2a+4b的值为___

【解析】把a-2b=3整体代入9-2a+4b=9-2(a-2b) =9-2×3=3

【点评】解决此类的常规方法是先求出a、b的值,然后代入求值,但将已知式整体代入到变形后的求值式,便十分简捷地求得代数式的值。


类型2 整体换元


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【点评】若把已知的两个方程联立为方程组,直接求x,y不易求出,同时要检验解的合理性。


类型3 整体变形


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【点评】把变形后的1/2a-3b看作整体


类型4 整体代换


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【点评】这里体现了一种整体代换的思想,之所以用A表示第一个多项式主要是为了书写上的方便、运算过程的简洁,还不容易出错


类型5 整体加减


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【点评】这里体现的是一种整体合并的思想,当已知出现了两个方程的时候,可以考虑让二者相加减得到要求的形式.


类型6 整体补形

例6 如图所示


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已知AD是△ABC的中线,BE交AC于点E,交AD于点F,且 AE=EF,求证:AC=BF

【解析】已知AD是△ABC的中线,可以通过作辅助线将三角形补全为平行四边形。 如图所示,延长AD到H,使DH=AD,连接BH、CH

∵BD =DC,DA =DH

∴四边形ABHC为平行四边形

∵AC=BH,∠BHD=∠CAD.

又∵AE=EF,∴∠EAF=∠EFA

∵∠EFA=∠BFD

∴∠BHD=∠BFH

∴BF=BH

∴BF=AC.

【点评]按照常规思路,要把AC、BF两条线段移动到同一个三角形中,或者移动到两个全等三角形中来证明,但是辅助线不易作,将三角形补全为平行四边形,利用平行四边形的对边平行且相等,可由等量代换来证得AC= BF。


类型7 整体改造

例7 有甲、乙、丙3种货物,若购甲3件,乙7件,丙1件,共需3.15元;若购甲4件,乙10件,丙1件,共需4. 20元。现在计划购甲、乙、丙各一件,共需多少元?

【解析】设购甲、乙、丙各1件分别需x元、y元、z元


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解关于x+3y、x+y+z的二元一次方程组,可得x+y+z= 1.05

即购甲、乙、丙各一件共需 1.05元,

【点评】因为要求的未知数有3个,而题设条件中只有两个等量关系,所以要把甲、乙、丙每件的钱数求出来是不可能的,若把甲、乙、丙各一件的钱数看成一个,问体,问题就可解决。由于所关注的不是x,y,z的值,而是x+y+z整体的值,故解题目标明确,直奔主题即可。需要说明的是,这里用到了整体改造,通过改造使得每个方程中都有x+y+z这个整体,如果把x+3y、x+y+z设成其他未知数,那么就是整体换元思想。


类型8 整体合并

例8 已知:实数x、y满足3x-7y=8,9x-5y=-2,则6x+2y=______

【解析】用9x-5y=-2减去3x-7y=8,可得6x+2y=-10

【点评】本题的常规思路是把3x-7y=8,9x-5y= -2联立成二元一次方程组,解得x、y的值,再把x、y的值代入6x+2y得到答案,这样处理虽然也可得到答案,但解题过程要比用整体合并思想繁杂得多


经典例题

例1 利用整体法求值

若实数a、b满足(4a+4b)(4a+4b-2)-8=0,则a+b=____

【解析】将(4a+4b)(4a+4b-2)- 8=0中的4a+ 4b看作个整体,


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∴4a+4b-4=0,或4a+4b+2=0

∴a+b=1,或a+b=-1/2

【点评】本题中只有一个方程,却有两个未知数a、b,一般情况下,欲求出每个未知数是不可能的,因此考虑把所求的代数式a+b整体处理


例2 利用整体法解方程组


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【解析】由②得:9(x+2y-3z)+43z=63 ④

将①代入④,得9×(-36)+43z=63

∴z=9

由③,得9x-4(x+2y- 3z)=207 ⑤

将①代入⑤,得9x-4×(-36) =207

∴x=7

将x=7,z=9代入①,得7+2y-3×9=-36

∴y=-8


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【点评】本题打破了传统的“消元”常规,视'x+2y-3z"为整体,使解方程组变更得轻松简便,这种运用整体思想解方程组的方法,实质上是一种技巧,是对特定的方程组而言的。


例3 利用整体法求阴影面积

如图所示,


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分别以n边形的顶点为圆心,以单位为1的半径画圆,则图中阴影部分的面积之和为___ 个平方单位

【解析】观察图形,阴影部分由n个扇形组成,若分别求出每一个扇形的面积然后求和是很难实现的。因此可整体思考:由于这n个圆的半径都相等,且这n个圆心角度数之和正好是n边形的外角和等于360度进而可解得:


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【点评】本题运用整体处理的技巧,使看似困难的问题简捷获解


例4 利用整体法解反比例函数问题

如图所示,

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已知双曲线y=k/x(x>0)经过矩形OABC的边AB、BC的中点F、E,且四边形OEBF的面积为2,则k=___

【解析】设B点的坐标为( 2a,2b),则E点的坐标为(a, 2b),F点的坐标为(2a,b),所以k=2ab

因为4ab-1/2×2ab×2=2,所以2ab=2,即k=2

【点评】本题若直接计算k的值比较麻烦,采用的方法是首先设出点B的坐标,借助于坐标表示出图形的面积,整体求解.


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