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让我们先来看一个数学问题及其解答:
甲是乙现在的年龄时,乙10岁;乙是甲现在的年龄时,甲25岁,那么().
A.甲比乙大5岁
B.甲比乙大10岁
C.乙比甲大10岁
D.乙比甲大5岁
解:不妨设甲、乙二人现在的年龄分别是x岁、),岁,显然,由题意可知x>y,我们可把甲、乙二人年龄及其转换关系,用数轴上的点表示(如图1).
因为甲、乙二人的“年龄差”是个定值,由题意,结合数轴的图形表示,可得:
①+②,整理,得3(x-y)=15.
则x-y=5.即甲比乙大5岁.故应选A.
在上述的解答中,通过借助数轴,清晰地把甲、乙二人的年龄及其数量转换关系呈现出来,迅捷地列出方程组使问题获解,这种解决问题的思想便是我们常说的“数形结合思想”,
数形结合思想是指从几何直观的角度,利用几何图形的性质研究数量关系,寻求代数问题的解决,或利用数量关系研究几何图形的性质,解决几何问题的一种数学思想,
一、“以形助数”,即将数量关系借助于图形及其性质使之直观化、形象化,从而获得解题方法
例1 某公司员工分别住在A、B、C三个住宅区,A区有30人,B区有15人,C区有10人.三个区顺次在同一条直线上,且A、B两区相距100 m,B、C两区相距200 m,该公司的接送车打算在此间只设一个停靠点,为使所有员工步行到停靠点的路程之和最小,那么停靠点的位置应设在().
A.A区
B.B区
C.C区
D.A、B两区之间
分析:根据题意“A、B、C三区顺次在一条直线上”,我们可用一条直线展现三个区的位置及其距离(如图2).
假设停靠点设在A区,则所有员工所走总路程为15×lOO+lOx300=4 500 (m);若设在B区,则总路程为30xlOO+lOx200=5000 (m);若设在C区,则总路程为30x300+15x200=12000 (m);若设在A、B两区之间,不妨设在D处,则所走总路程为30.AD+15(100-AD)+10(300-AD)=(4500+5AD)(m).
通过比较可知,停靠点设在A区,可使所有员工所走总路程最小,故应选A.
例2一巡逻艇和一货轮同时从A港口前往相距100km的B港口,巡逻艇和货轮的速度分别为100 km/h和20km/h.巡逻艇不停地往返于A、B两港口巡逻(巡逻艇调头的时间忽略不计).
(1)货轮从A港口出发以后直到B港口与巡逻艇一共相遇了几次?
(2)出发多长时间巡逻艇与货轮第三次相遇?此时离A港口多少千米?
分析:(l)由题设条件可知,巡逻艇l小时可以往返于A、B两港,而货轮需5小时才能从A港到达B港.我们可借助“平面直角坐标系”来表示题设数量及其运动图象(如图3).
这样,问题便转换为判断巡逻艇与货轮运动图象的交点问题,显然,由图象可知,货轮从A港口出发后直到B港口与巡逻艇一共相遇4次.
(2)设OC所在直线解析式为y=mx.由图象可知C坐标为(5,100). 则5m=100.解之,得m=20. 故直线OC的解析式为y=20x.① 设DE所在直线的解析式为y=kx+b. 直线y=kx+b过点E(3,100),D(4,0),则有:
解之,得k=-100,b=400. 故直线DE的解析式为y=-lOOx+400. ② 联立①、②,得
解这个方程组,得.
即交点F的坐标为 ,可见,在货轮出发小时后巡逻艇与货轮第三次相遇.这时离A港口 km.
二、“以数解形”,即将几何图形问题数量化表达描述,借助代数运算获得解题路径
例3 如图4,在边长为4的正方形内部,以各边为直径分别画出4个半圆,则图中阴影部分的面积是().
A.3
B.4
C.5
D.6.
分析:已知图形是对称图形,正方形内的图形可分为两种类型,其面积可分别用x、y表示(如图4).由图知,4x+4y=16.即x+y=4,所以S阴影=x+y=4.故应选B.
甲是乙现在的年龄时,乙10岁;乙是甲现在的年龄时,甲25岁,那么().
A.甲比乙大5岁
B.甲比乙大10岁
C.乙比甲大10岁
D.乙比甲大5岁
解:不妨设甲、乙二人现在的年龄分别是x岁、),岁,显然,由题意可知x>y,我们可把甲、乙二人年龄及其转换关系,用数轴上的点表示(如图1).
因为甲、乙二人的“年龄差”是个定值,由题意,结合数轴的图形表示,可得:
①+②,整理,得3(x-y)=15.
则x-y=5.即甲比乙大5岁.故应选A.
在上述的解答中,通过借助数轴,清晰地把甲、乙二人的年龄及其数量转换关系呈现出来,迅捷地列出方程组使问题获解,这种解决问题的思想便是我们常说的“数形结合思想”,
数形结合思想是指从几何直观的角度,利用几何图形的性质研究数量关系,寻求代数问题的解决,或利用数量关系研究几何图形的性质,解决几何问题的一种数学思想,
一、“以形助数”,即将数量关系借助于图形及其性质使之直观化、形象化,从而获得解题方法
例1 某公司员工分别住在A、B、C三个住宅区,A区有30人,B区有15人,C区有10人.三个区顺次在同一条直线上,且A、B两区相距100 m,B、C两区相距200 m,该公司的接送车打算在此间只设一个停靠点,为使所有员工步行到停靠点的路程之和最小,那么停靠点的位置应设在().
A.A区
B.B区
C.C区
D.A、B两区之间
分析:根据题意“A、B、C三区顺次在一条直线上”,我们可用一条直线展现三个区的位置及其距离(如图2).
假设停靠点设在A区,则所有员工所走总路程为15×lOO+lOx300=4 500 (m);若设在B区,则总路程为30xlOO+lOx200=5000 (m);若设在C区,则总路程为30x300+15x200=12000 (m);若设在A、B两区之间,不妨设在D处,则所走总路程为30.AD+15(100-AD)+10(300-AD)=(4500+5AD)(m).
通过比较可知,停靠点设在A区,可使所有员工所走总路程最小,故应选A.
例2一巡逻艇和一货轮同时从A港口前往相距100km的B港口,巡逻艇和货轮的速度分别为100 km/h和20km/h.巡逻艇不停地往返于A、B两港口巡逻(巡逻艇调头的时间忽略不计).
(1)货轮从A港口出发以后直到B港口与巡逻艇一共相遇了几次?
(2)出发多长时间巡逻艇与货轮第三次相遇?此时离A港口多少千米?
分析:(l)由题设条件可知,巡逻艇l小时可以往返于A、B两港,而货轮需5小时才能从A港到达B港.我们可借助“平面直角坐标系”来表示题设数量及其运动图象(如图3).
这样,问题便转换为判断巡逻艇与货轮运动图象的交点问题,显然,由图象可知,货轮从A港口出发后直到B港口与巡逻艇一共相遇4次.
(2)设OC所在直线解析式为y=mx.由图象可知C坐标为(5,100). 则5m=100.解之,得m=20. 故直线OC的解析式为y=20x.① 设DE所在直线的解析式为y=kx+b. 直线y=kx+b过点E(3,100),D(4,0),则有:
解之,得k=-100,b=400. 故直线DE的解析式为y=-lOOx+400. ② 联立①、②,得
解这个方程组,得.
即交点F的坐标为 ,可见,在货轮出发小时后巡逻艇与货轮第三次相遇.这时离A港口 km.
二、“以数解形”,即将几何图形问题数量化表达描述,借助代数运算获得解题路径
例3 如图4,在边长为4的正方形内部,以各边为直径分别画出4个半圆,则图中阴影部分的面积是().
A.3
B.4
C.5
D.6.
分析:已知图形是对称图形,正方形内的图形可分为两种类型,其面积可分别用x、y表示(如图4).由图知,4x+4y=16.即x+y=4,所以S阴影=x+y=4.故应选B.