照顾好内部和外部,理解分数_分式论文

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      分式是代数式的一部分,在有理式中出现在整式之后,其在化简、计算上常与整式内容有关,体现了分式与整式间的关联性;其在定义、性质、运算法则上常可类比分数,体现特殊与一般的关系;在方程、不等式部分与分式方程、分式不等式直接相关;在函数部分与反比例函数有关;在图形部分与线段比、相似相关.这体现了分式与数式、函数、方程、不等式、图形等方面的联系,其也就成为这些知识链条上的一环,对这些知识的学习也会起到一定影响.因此,对分式概念的理解与数学中其他的概念一样,必须同样重视.在教材中,分式大都采用形式性定义,形式给了我们直观,但我们在理解这个概念时,要能穿透形式,窥其本质,只有这样才能不犯“一叶障目,不见泰山”的错误,这就需要我们既观其“形”,又察其“里”,内外兼顾来对分式加以理解,从而全面理解分式的概念.在实际教学中,对分式概念的理解上,教师常会有些不同的看法,大有仁者见仁、智者见智的多家之言.由此也就有了许多引起争论的问题.学生在解决问题时也常会犯这样或那样的错误.

      一、运用数学史观,了解分式背景

      分式作为代数式的一部分,它的源头还是代数式,是代数式外延的一部分,所以要想很好地认识、理解分式,我们有必要来回顾一下代数式.在人类发展的历史长河中,具体的数量(简称量)是先出现的,如2个人、5头猪等.经过漫长的发展阶段,人们才离开了具体的量,第一次抽象出一般的数.例如,1,2,3,

等.量是具体的,数是抽象的,从量到数的第一次抽象意义重大,由此产生了算术的理论,用处比量更大.随着生产的发展、实际的需要,第一次抽象出来的数不够用了.例如,要表示数量关系的一般规律,用数就难以表达,像加法交换律、乘法交换律等,用数来表示这些一般的规律就无能为力了,于是这必然引起数学史上的第二次抽象,即字母表示数.法国数学家韦达在积累前人经验的基础上,有意识地、系统地使用字母表示数.1591年,在他的《美妙的代数》一书中,他用字母符号表示未知数和已知数进行运算,从而把算术和代数加以区别.他在代数中建立了抽象的符号,从而使代数不仅用数也用字母计算,推进了代数问题的一般性讨论.有了字母表示数,可以使数与字母都参与运算,这样就产生了代数式.用运算符号(指加、减、乘、除、乘方、开方)把数及表示数的字母连接而成的式子叫做代数式.由此可见代数式就是一个算式.

      早在人类文化发展的初期,由于度量和均分的实际需要,分数应运而生.当两数不能整除时,我们用分数来表示其商.但凡概念,都是对其内容的概括、提炼,这就像我们语文学习中的缩句,叙述概念有时就是扩句.“分数”中的“分”就是来源于“均分”.由分数到分式,除了形式上类比之外,还有将分数的分子、分母由具体数向一般的字母表示数的推广.例如,我们要表示

……的一般规律,那就要用字母表示,分式也就出现了.另外,整式的运算也会出现两个整式相除的情况,这样也有必要引入分式.从形式上看,分式与分数类似,故而称为分式.现行的义务教育教材中,对分式的定义都是采用形式性定义.苏科版教材八年级下册第98页中,对分式的定义是这样描述的:一般地,如果A,B表示两个整式,并且B中含有字母,那么代数式

叫做分式,其中A是分式的分子,B是分式的分母.

      二、利用代数思想,理解分式内涵

      分式内涵可以理解为是字母表示数的一个具体案例,是对分数的代数化结果,是对分数一般属性的描述,具有分数的特点.同时由于代数式本身的抽象性,其又会出现一些与分数不同的属性.

      1.分式与分数的类比

      分式是建立在学生熟悉的分数基础之上的一个新概念.通过字母表示数,沟通分式和分数的横向联系,渗透具体与抽象、特殊与一般的辩证思想.分数是分式的特例,分式是分数的普遍形式.分式与分数的形式相同、性质相通.因此,在分式的学习中要注意其与分数的类比、转化,既要注意表面形式,又要深入揭示由形式引起的内涵变化.我们在将分式的基本性质、分式的加减、分式的乘除与分数的对应部分进行类比时,要注意它们的异同点,特别是不同的地方,否则会产生负迁移,产生一些错误.

      2.从分数到分式的变化

      (1)分母可能为0了.

      分式的分母表示除数,由于除数不能为0,所以分式的分母不能为0,那么在分式的定义中,为什么不加B≠0的条件呢?这是因为有了除法运算,就隐含了除数不能为0的条件,若加上B≠0就显得画蛇添足了,同时容易使人感到应是分母恒不为0,而实际上是要求分母的值不能取到0.这样我们在学习分式时,就出现了分式有无意义的讨论.在讨论分式的值为0时,就不能只注意分子的值取0,而忽视分母的取值不能为0.反比例函数

(k为常数,且k≠0)中,自变量x的取值范围是x≠0,是由分式的分母不为0决定的,其实只要函数关系式中含有除法运算,都要求其分母不能为0.

      (2)没有带分数、假分数等类似概念了.

      

      这些都反映了由数到式带来的一些变化.另外将来还会给出繁分式等概念.

      三、利用空间观念,理解分式形式

      分式形式可以理解为具有

形式的代数式,尽管定义是形式定义,不够严谨,但是对于一类代数式的命名还是可以满足数学活动实际需要的.

      1.对表达式

中A,B的理解

      

      2.对分数线的理解

      用横线“—”或分数线表示除号,是1175年阿尔·哈萨创用的,线括号“—”的创用人是法国数学家韦达.这样我们看到用横线“—”表示除号,再表示两个整式相除就非常简洁,使分式的表达方式简单明了,易于识别,且易于与分数类比,给学习分式的性质、运算带来方便.

      将(m+n)÷(a+b)写成分式的形式,就可省略括号,使式子简洁明了.这说明分数线也就具有了括号的功能.这也是为什么在解分式方程时,去分母之后要加括号的原因.

      3.分数线与除法的关系

      同分数中分数线和除法的关系一样,分式中的分数线也具有类似的作用.可以说除号仅是运算,分式却可以是运算结果.正如加号与正号的差别一样.

      毫无疑问分式是属于代数式的.从代数式的定义出发,我们应将代数式理解为一个算式,这样分式就是表示两个整式相除的算式.另外,我们还可以把分式看成是两个整式的比值,看成是除法的商.在代数式变形或列方程时需要有目的地转换对待分式的思维角度,这样才能全面理解分式在不同场合中的意义和作用.

      例2 当m取何值时,分式

的值是正整数.

      解此题的关键了解是4被哪些整数除后,商是正整数,即分母m-1要是4的正约数.

      例3 当x取何值时,分式

的值大于0.

      解此题的关键是什么样的两个数相除商为正数,即x-1与2+x同号.

      例2、例3是讨论分式值的问题,分式中含有的除法运算就凸显出来,分子、分母所代表的数就体现出来了,体现了分式向分数的回归.

      例4 有两块地,每块地有桃树x棵,共收获桃子5000千克,问平均每棵树产多少千克桃子?

      将“平均每棵桃树结桃子”的代数式列成5000÷2x,还是列成5000÷(2x)存在一定的争议.为了避免这个问题,可以写成分式形式,就能保证先算2x的积,再算除法.

      4.分式计算典型错误分析

      

      分数通分时关键是找最小公倍数,分式通分时关键是找最简公分母,然后利用分式的基本性质将异分母化为同分母,而最简公分母中的因式有时会出现多项式,这样在用分式基本性质时,就需要注意添加括号.

      

      由于分式的分子、分母可以是多项式,在进行分式运算时,要适时添加括号.

      

      分式约分约去的应是分子、分母的公因式,而分数约分只考虑分子、分母上的两个数的影响,受此影响看到分式中的分子、分母中有一些项的系数含有公因数,就进行约分变形,从而产生错误.

      例5、例6、例7的错误的主要原因就是分数中的分子、分母仅涉及两个数,是单项的,而在分式中,分子、分母中的整式可以是多项式,这样把单与多进行了错误的类比,产生负迁移.

      

      

      错解:方程两边同时乘以3(x-2),得

      3·5x-4=4x+10-3x-6.

      在去掉分母后,分数线要自动变为括号,而在分数中的分子、分母都是具体的数,分数线的括号作用不明显.

      可见,分式的本质还是应理解为一个特殊的代数式,这个代数式的特殊之处就在于能够写成两个整式比的形式,这样分式的本质属性有三个方面:(1)有除法运算;(2)涉及两个整式;(3)分母中含有字母.

      5.分式识别的争议

      对于某些代数式是否为分式,常在教师间产生一些争议,常见的有以下几种:

      

      对代数式

来说,对照定义应该是分式,因为算式仅表示运算而非运算的结果,否则也就没有最简分式的概念了.对于求解类似“当x取何值时,分式

有意义”的问题时,要注意不能约分后讨论x的取值范围,应对原分式的分母讨论x的取值范围,所以问题的答案应为x≠4,且x≠-4,而不是x≠4.

      对(2)、(3)、(4)依教材定义,就不属于分式了.(2)、(4)应该是含有分式的代数式,(3)应该是两个整式的除法.

      我们知道整式和分式统称为有理式,这是在教材的小结与思考部分出现的.其实代数式是按照对字母进行的运算进行分类的.整式中,对字母只实施加法、减法、乘法和乘方运算;分式中,表述的是以对字母实施除法运算(形式上表现为分母含有字母)为主要特征.

      概念既是人们认识客观事物的小结,又是人们思维的基本单位.在思维过程中,还有判断和推理.推理是由判断构成的;判断又是由概念构成的.没有概念,判断和推理是不可能做出来的.所以概念中的形式符号要有助于判断与推理,像分式的基本性质、分式的运算法则,用定义中的形式就非常容易表示,所以没必要过分辨别它们是否属于分式,这样的问题讨论意义不大.“分式”一章的核心是运算,培养学生的运算能力是本章的一个教学目标.

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