内容正文:
初中数学与高中数学重点知识衔接断层问题梳理
在初高中数学学习的过渡过程中,存在多个知识点的教学衔接断层的问题,即初中未系统讲授或已删除的内容,却成为高中学习的常用知识或核心技能,具体表现如下:
1. 立方和与立方差公式:该公式已从初中教材中删除,未纳入初中常规教学内容,但是在高中数学解题中会经常用到。
2. 因式分解能力要求:初中因式分解教学主要局限于二次项系数为1的二次三项式,对系数不为1的二次三项式涉及较少甚至不涉及,对三次及以上高次多项式的分解更是基本不做要求;而高中教材中的诸多化简、求解问题,都需要运用更复杂的因式分解技巧。
3. 二次根式的分子分母有理化:初中阶段未要求掌握此技巧,但它在高中函数、不等式等模块中是常用的解题关键手段。
4. 绝对值型方程与不等式:初中阶段未涉及相关教学,高中虽无专门章节系统讲解,却在各类题目中频繁出现。
5. 二次函数的掌握要求:初中教材对二次函数的要求较低,学生仅需达到了解层面;而二次函数是贯穿高中数学教材的核心内容,配方、绘制简图、求值域(取值范围)、解二次不等式、判断单调区间、求最值以及研究闭区间上的函数最值等,都是高中必须掌握的基础题型与常用方法。
6. 二次函数、不等式与方程的关联及韦达定理(根与系数的关系):初中未深入要求三者的关联,相关题目仅局限于简单常规运算和低难度应用题;但在高中数学中,三者的相互转化频繁出现,且教材无专门章节讲授,导致衔接断层。
7. 三角函数基础:初中仅简单学习了直角三角形中锐角与边的正弦、余弦、正切关系,未涉及三角函数的性质;
8. 函数图像的对称与平移变换:初中仅作简单介绍,未深入讲解;而在高中函数教学中,这是必须熟练掌握的基础知识点。
9. 几何中的核心概念与定理:初中已删除三角形的五心(重心、内心、外心、垂心、旁心)、平行线等分线段定理、平行线分线段成比例定理、射影定理及圆幂定理(含相交弦定理等)等内容,但是高中精彩会用到这些知识。
10. 核心解题方法:配方法、换元法、待定系数法、十字相乘法及双十字相乘法等重要解题方法,在初中教学中被大幅淡化,多数教师未补充讲解,更无延伸拓展,这对高中数学学习造成了较大阻碍。
(一)乘法公式
1.初中学过的乘法公式:
(1)平方差公式 ;
(2)完全平方公式 .
2.初中未学过的乘法公式:
(1)立方和公式 ;
(2)立方差公式 ;
(3)三数和的平方公式 ;
(4)两数和都立方公式 ;
(5)两数差对立方公式 .
(二)绝对值与二次根式:
(1)绝对值的代数意义:一个数的绝对值,是数轴上表示它的点到原点的距离. 正数的绝对值是它的本身,负数 绝对值是它的相反数.零的绝对值仍是零.即
(2)两个数的差的绝对值的几何意义:表示在数轴上数和数之间的距离.
(3)两个绝对值不等式:
(4)二次根式的意义:
(三)分式
1.分式的意义、基本性质:
形如的式子,若B中含有字母,且,则称为分式.当M≠0时,分式具有下列性质:; .
2.零指数 ,
3.负整数指数 ,
4.分式的运算;
注意:正整数指数幂的运算性质可以推广到实数指数幂.
(四)分解因式:
十字相乘法、提取公因式法、公式法、分组分解法.
分解技巧:添项、拆项法
例.分解因式:(1)x2-3x+2; (2)x2+4x-12;(3);
解:三道题利用十字相乘法可以做如下分解:
-ay
-by
1
1
-2
6
1
1
图2
-1
-2
1
1
图1
图3
(五)一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)根的判别式
一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0),用配方法将其变形为
. ①
(1) 当b2-4ac>0时,方程①的右端是正数,
因此,原方程有两个不相等的实数根 x1,2=;
(2) 当b2-4ac=0时,方程①的右端为零,
因此,原方程有两个等的实数根x1=x2=-;
(3)当b2-4ac<0时,方程①的右端是一个负数.因此,原方程没有实数根.
综上所述,对于一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0),有
(1)
当Δ>0时,方程有两个不相等的实数根x1,2=;
(2)当Δ=0时,方程有两个相等的实数根 x1=x2=-;
(3)当Δ<0时,方程没有实数根.
(六) 根与系数的关系(韦达定理)
1.探究根与系数关系
一元二次方程若一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)有两个实数根
,,
则有;
.
所以,一元二次方程的根与系数之间存在下列关系(也称韦达定理):
如果ax2+bx+c=0(a≠0)的两根分别是x1,x2,那么x1+x2=,x1·x2=.
特别地,对于二次项系数为1的一元二次方程x2+px+q=0,若x1,x2是其两根,由韦达定理可知: x1+x2=-p,x1·x2=q,即 p=-(x1+x2),q=x1·x2,
所以,方程x2+px+q=0可化为 x2-(x1+x2)x+x1·x2=0,由于x1,x2是一元二次方程
x2+px+q=0的两根,所以,x1,x2也是一元二次方程x2-(x1+x2)x+x1·x2=0.因此有
以两个数x1,x2为根的一元二次方程(二次项系数为1)是x2-(x1+x2)x+x1·x2=0.
=0
2.一元二次方程的两根之差的绝对值
设x1和x2分别是一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0),
则,,
∴| x1-x2|=.
若x1和x2分别是一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0),则| x1-x2|=(Δ=b2-4ac).
(七)二次函数
1. 画二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象的方法:
y=ax2+bx+c=a(x2+)+c=a(x2++)+c-,
y=ax2+bx+c(a≠0)的图象可以看作是将函数y=ax2的图象作左右平移、上下平移得到的,于是,二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)具有下列性质:
(1)
1
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①当a>0时,函数y=ax2+bx+c图象开口向上;顶点坐标为,
对称轴为直线x=-;当x<时,y随着x的增大而减小;
当x>时,y随着x的增大而增大;当x=时,函数取最小值y=.
②当a<0时,函数y=ax2+bx+c图象开口向下;
顶点坐标为,对称轴为直线x=-;当x<时,y随着x的增大而增大;当x>时,y随着x的增大而减小;当x=时,函数取最大值.
2. 二次函数的三种表示方式
(1)一般式:y=ax2+bx+c(a≠0);
(2)顶点式:y=a(x+h)2+k (a≠0),其中顶点坐标是(-h,k).
(3)交点式或两根式:y=a(x-x1) (x-x2) (a≠0),其中x1,x2是二次函数图象与x轴交点的横坐标.x
y
O
x=-1
A(1,-1)
A1(-3,-1)
3.二次函数的简单应用
(1)平移变换
在对二次函数的图象进行平移时,具有这样的特点——只改变函数图象的位置、不改变其形状.因此,在研究二次函数的图象平移问题时,只需利用二次函数图象的顶点式研究其顶点的位置即可.
(2)对称变换
(八)方程与不等式
1.二元二次方程组解法
含有两个未知数,并且含有未知数的项的最高次数是2的整式方程,这样的方程叫做二元二次方程.其中,,叫做这个方程的二次项,,叫做一次项,6叫做常数项.
2. 一元二次不等式解法
借助二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象来解一元二次不等式ax2+bx+c>0(a≠0).
为了方便起见,我们先来研究二次项系数a>0时的一元二次不等式的解.
对于一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0),设△=b2-4ac,它的解的情形按照△>0,△=0,△<0分别为下列三种情况.相应地,抛物线y=ax2+bx+c(a>0)与x轴分别有两个公共点、一个公共点和没有公共点(如图①②③所示),因此,我们可以分下列三种情况讨论对应的一元二次不等式ax2+bx+c>0(a>0)与ax2+bx+c<0(a>0)的解.x
y
O
x1
x2
x
y
O
x1= x2
y
x
O
②
③
①
x
O
-2
3
y=x2-x-6
y
y>0
y>0
y<0
(1)当Δ>0时,抛物线y=ax2+bx+c(a>0)与x轴有两个公共点(x1,0)和(x2,0),方程ax2+bx+c=0有两个不相等的实数根x1和x2(x1<x2),由图①可知不等式ax2+bx+c>0的解为x<x1,或x>x2; 不等式ax2+bx+c<0的解为x1<x<x2.(1)
(2)当Δ=0时,y=ax2+bx+c(a>0)与x轴有且仅有一个公共点,方程ax2+bx+c=0有两个相等的实数根x1=x2=-,不等式ax2+bx+c>0的解为 x≠-;不等式ax2+bx+c<0无解.
(3)如果△<0,不等式ax2+bx+c<0无解.
在解一元二次不等式时,如果二次项系数大于零,可以利用上面的结论直接求解;如果二次项系数小于零,则可以先在不等式两边同乘以-1,将不等式变成二次项系数大于零的形式,再利用上面的结论去解不等式.
(九)三角形的“四心”
1. 三角形的三条中线相交于一点,这个交点称为三角形的重心. 三角形的重心在三角形的内部,恰好是每条中线的三等分点. 三角形的三条中线交于一点,且被该交点分成的两段长度之比为2:1.
2. 三角形的三条角平分线相交于一点,是三角形的内心. 三角形的内心在三角形的内部,它到三角形的三边的距离相等.
3. 三角形的三条高所在直线相交于一点,该点称为三角形的垂心. 锐角三角形的垂心一定在三角形的内部,直角三角形的垂心为他的直角顶点,钝角三角形的垂心在三角形外部.
4. 过不共线的三点A、B、C有且只有一个圆,该圆是三角形ABC的外接圆,圆心O为三角形的外心. 三角形的外心到三个顶点的距离相等,是各边的垂直平分线的交点.
(十)三角函数及正弦定理和余弦定理
1.锐角三角函数及特殊角的三角函数值.
2.直角三角形的边角公式:平方和关系、商的关系、倒数关系
3.正弦定理:三角形各边的长度与其对角的正弦值的比相等,且等于它的外接圆的直径.
在任意斜△ABC当中:
S△ABC=
两边同除以 即得:
4.余弦定理:三角形任何一边的平方等于其它两边平方的和减去这两边与它们夹角的余弦的积的两倍。a2 =b2 +c2-2bccosA b2 =c2 +a2-2accosB c2 =a2 +b2-2abcosC
(十一)圆幂定理及其应用
圆幂定理:如下图,(设⊙O半径为R)
相交弦定理:在图(1)中PA·PB=PC·PD=PE·PF=(R-OP)(R+OP)=R2-OP2;
切割线定理:在图(2)中,PA·PB=PT2=OP2-OT2=OP2-R2
割线定理: 在图(3)中,PA·PB=PC·PD=PT2=OP2-R2
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