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对称与对偶:最佳思维方法

时间:2023-07-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:对称思想的核心是对称变换,而“对称变换”是一种在保持一定不变性下的变换,有限次地重复施行这一变换可以使对象回复到自身.高中数学中对称问题主要有中心对称、轴对称、平面对称、多项式对称(轮换对称多项式)等.奇函数的图像关于原点成中心对称,偶函数的图像关于y轴成轴对称,函数的周期性也可看成“具有对称性”,因为周期函数的图像是无限延伸的曲线,在按若干个整周期平移下,可重合于自身,从而表现出整体的不变性.解

对称与对偶:最佳思维方法

对称思想的核心是对称变换,而“对称变换”是一种在保持一定不变性下的变换,有限次地重复施行这一变换可以使对象回复到自身.高中数学中对称问题主要有中心对称轴对称、平面对称、多项式对称(轮换对称多项式)等.奇函数的图像关于原点成中心对称,偶函数的图像关于y轴成轴对称,函数的周期性也可看成“具有对称性”,因为周期函数的图像是无限延伸的曲线,在按若干个整周期平移下,可重合于自身,从而表现出整体的不变性.解析几何中二次曲线的图形本身就有某些对称的特点.

对称性可以更广义地解释为某种相应性.如乘与除,微分与积分,二项展开式中的二项式系数,等差数列的重要性质:若m+n=p+q(mnpqN*),则am+an=ap+aq等比数列的重要性质:若m+n=p+q(mnpqN*),则am·an=ap·aq.再如,在一定条件下,有一个关于极大值的命题,就相应地有一个关于极小值的命题.若原问题为“已知矩形周长P,求使矩形面积S最大时的边长”,则其对称问题是“已知矩形面积为S,求使矩形周长P为最小值时的边长”,这样构成的互相对偶的问题,它们也具有结构上的对称性.

而对偶这一概念更为广泛,如问题间的对偶,和差对偶,共轭对偶,倒序对偶,奇、偶数对偶等,对偶原理指出:两个互为对偶的定理,如果其中一个证明成立,那么另一个也必然成立.(www.xing528.com)

自然界的许多事物不论是在静止状态,还是在运动变化状态,往往呈现出各种各样的对称性或对偶性,因而为了揭示和掌握这些对称或对偶事物及对称、对偶的变化规律,在数学学习中应当提倡对称性思维方式,由于具有对称性的物体的形状、性质及其变化规律各式各样,因而呈现出的对称性也有多种不同的形式,从事物发展的层次结构来考虑,对称或对偶可分为空间直观、定性抽象和精确定量3种不同形式,与此相应的就有3种不同对称或对偶考虑方式;即位置对称考虑、定性对称考虑、数式对称考虑.总之,对称与对偶思想是数学中的一种美学思想,在平面解析几何中显得尤为突出,每年在高考命题中均有体现,所以要掌握并运用对称与对偶的思想方法解题.

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