平面向量来牵线,余弦定理来搭桥

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  摘 要
  对一道斜三角形题,利用平面向量中基底法、投影法、平行四边形法及坐标法从不同视觉求解角,与正余弦定理的完美结合,让平面向量的几何与代数双重属性在解三角形的舞台上大显身手。
  【关键词】平面向量;余弦定理;三角形;多种解法
  在高三数学试卷讲评课中,如何讲,讲多少,是摆在每个高三老师面前的一道难题.如何引导学生从茫茫题海中解放出来,让学生思维活跃,是每个数学老师亟待解决的课题.然而,试卷讲评中的一题多解,可以使学生从不同角度,不同侧面,不同层次对问题进行深入探究,开阔视野,加深对问题的理解,进而发现问题的本质,在解题过程中能够培养学生的探索钻研精神,提高学生综合运用知识解决实际问题的能力,一题多解是数学核心素养的基本体现,是全面落实立德树人的根本要求,下面给出“绵阳市2017届高三理科数学第一次诊断性考试”第19题试题及六种解法。
  题目:在△ABC中,A,B,C所对的边分别为a,b,c,△ABC的外接圆圆心为O,满足
  ,且,求sinB。
  方法一:基底法
  解:由于O为△ABC的外接圆圆心,所以,选为基底,因为,,
  ,
  所以
  ,,所以
  ,所以
  ,化简得
  ,
  即,所以
  ,由余弦定理可得
  ,,由正弦定理得
  ,可得。
  方法二:基底法
  解:选为基底,由于
  ,所以。
  由于O为△ABC的外接圆圆心,所以,所以
  ,化简得
  即,故
  ,下同解法一。
  [点评]上述两种方法紧扣三角形外接圆圆心的定义,即方法一选用外心三条中垂线的交点,方法而选用外心到三角形三个顶点的距离相等,巧选基底,利用向量内积及夹角公式解出角A,再结合正余弦定理,使问题迎刃而解,让平面向量实现了由形到数的转化,在这里平面向量的工具性得到了充分的展现。
  方法三:基底法
  解:选为基底,因为
  ,所以
  ,即
  ,两边平方得
  化简得所以
  ,所以,下同解法一。
  [点评]上述方法较方法一、方法二简洁,技巧性较强,学生不容易想到.基本思路为巧选基底,利用向量线性运算,借助内积工具,将向量变为实数,抓住圆心角与圆周角的关系,求解角A。
  方法四:投影法
  解:由于
  ,所
  ,
  由于M,N分别是 的中点,所以AB,AC,所以
  ,
  ,所以,由正弦定理可得
  ,所以。
  [点评]上述方法直接将两个相等向量两端作内积,把向量化为实数,再将内积等价投影,从而直接求出外接圆的半径.该方法构思巧妙,向量工具使用娴熟,尤其是对向量内积的加工,让内积再一次和投影巧妙结合,可以加深学生对向量内积概念的理解.
  方法五:線性运算法
  如图所示,取AB,AC的三等分点分别为点M,N。
  解:以为邻边作平行四边形,可得,所以,,取AB的中点H,连接OH,则且,故
  ,所以,即,下同解法一。
  [点评]该方法将向量的线性运算用几何的形式呈现,通过几何关系,求解出圆心角的大小,进而确定角A的大小,该方法实现了向量从形到数的完美转化,与方法三殊途同归。
  方法六:坐标法
  解:以A为坐标原点,AB为x轴建立直角坐标,设,则A(0,0),B(12,0),,又O为△ABC的外接圆圆心,所以
  即
  整理得
  ,下同方法一。
  [点评]上述方法利用直角坐标系,将向量问题坐标化,紧扣外接圆的定义,即外心到三角形顶点的距离相等,进而利用方程思想求出角A,该方法是数形结合、方程思想的综合表现,思维层次更高,更具有创新性.
  从以上六种解法可以看出,“一题多解”源于用不同的定理、原理、方法,从不同的角度、知识点解决同一问题,以达到事半功倍的效果,既有奇思妙解又有脚踏实地,是培养学生良好数学核心素养的催化剂,通过探讨解斜三角形的问题,用平面向量来牵线,正余弦定理来搭桥,分析了六种求解方法之间的差别与联系,可以引导学生从不同角度主动思考问题,寻找各种解题途径,变定向思维为多向思维,挖掘其内在联系,从而培养学生的发散思维能力,一题多解,一叶知秋,让学生走出题海.
  参考文献
  [1]马克联.基于一题多解培养创新思维能力[J].甘肃联合大学学报,2013(06).
  [2]方茹,杨国俅,王勇.一道高等数学题的多种解法[J].大学数学,2014(06).
  作者单位
  贵州省遵义市第四中学 贵州省遵义市 563000
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