新高考的题目由大学教授和专家学者担任命题人,因此这些题目通常属于“顶层设计”,对于高中生来说,这相当于一种“降维打击”。
一、高考命题人的出题思路是什么?
举个例子,考虑到“鸡兔同笼”问题,使用初中阶段的方程思维(直接法)能够简洁地解答。若没有接触过方程,一般需要采用分组法(实际上就是应用了高中的排列组合思想)。在分组法中,又有两种主要方法:① 最小组数法(设定最小单位的倍数);② 最大组数法(假设分别全是兔子或全是鸡)。
此外,他们掌握着历年高考考察的相关具体的知识点,并有各个组合知识点(考点)得分率的详细信息,用以作为“难点轮番考”的理论依据。纵观历年高考数学试题,可以看到全国甲、乙卷与新高考I卷、II卷、甚至是北京、上海卷之间,考点90%相似度的题目要么隔几年考,要么不同卷之间穿插考。
二、高考数学命题考察的本质
接下来我们看一下高考数学命题考察的本质,下面以泊松分布为例,我们推导一下这个命题过程。
泊松分布:如果随机事件A发生的概率是p,进行n次独立实验(足够大的样本),恰好发生了k次(特别注意与二项分布和几何分布表述的差异),则事件A发生k次的概率。其公式如下:
这个公式是怎样经过严格的推理过程推导出来的呢?首先看定义,对于n重独立实验,且结果只有发生和不发生两种情况,那么这个过程是不是符合n重伯努利试验。即满足:P(x=k)=C(k,n)*[p^k]*[(1-p)^(n-k)]
①此时,C(k,n)展开n!/k!(n-k)!=n(n-1)(n-2)…(n-k+1)/k!,C(k,n)可以看过是一个关于n和k的函数。
②对于[p^k]*[(1-p)^(n-k)],对比泊松分布的公式,令λ=np,p=λ/n,引入参数则转化成[λ^k/n^k]*(1-λ/n)^(n-k)。
P(x=k)转化为[n(n-1)(n-2)…(n-k+1)/n^k]*λ^k*[(1-λ/n)^(n-k)]/k!
观察这个式子令f(k,n)=[n(n-1)(n-2)…(n-k+1)/n^k],要化简,n^k是k个n相乘,将其平均分配到分子中[n/n*(n-1)/n…*(n-k+1)/n。转化为1*(1-1/n)*(1-2/n)…*(1-(k-1)/n。当n->∞时,f(k,n)->1。
再看λ^k*[(1-λ/n)^(n-k)]/k!,展开λ^k*[(1-λ/n)^n]*[(1-λ/n)^-k)]/k!,观察发现[(1-λ/n)^-k)],在n->∞时,极限为1。即只需考虑λ^k*[(1-λ/n)^n]/k!= λ^k e^-λ/k!
即只需证明当n->∞时,(1-λ/n)^n= e^-λ。这也是一个相对的难点。
统一变量进行构造(联想一下圆锥曲线多变量的处理方法),(1-λ/n)^n可以转化为{[1+1/(-n/λ)]^ (-n/λ)}^-λ,即构造 (1+1/x)^x的形式(为什么要构造这种形式呢?这就是降维打击的重要典型实例)。
令f(x)= (1+1/x)^x=e^xln(1+1/x),再次统一变量,转换为e^ln(1+1/x)/(1/x),令g(x)=ln(1+x)/x,我们通过求导(也可以用洛必达法则),ln(x+1)/x近似为1。故得证。
总结一下,这是典型的概率与导数结合问题。也是老师一再强调的为什么要对课本上的例题、定理、公式等自行推导一遍的原因,高考命题考察的本质不就是这样的过程吗。
新高考题量减少,增加了思考的时间,领悟和学会思考过程,是打赢高考之战的秘密武器,高考加油!