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解数学题的过程,实质上是一个不断运用转化策略的过程:根据解题的目标,思考转化问题的角度或转化问题的研究对象,把一个不易解决的问题转化成已知的、简单的、具体的问题,从而寻找出新的解题思路,使问题得以解决。转化思想在数学中有广泛的应用,这里通过例题介绍几种转化的途径。
一、“静止”向“运动”的转化
对某些几何问题可对图形中的元素实施局部运动,把图形转化成容易观察或解决的形状。
例1、如图1,已知两个半圆,大圆的弦AB与小圆相切,且AB∥CD,AB=4。求图中阴影部分的面积。
分析:要求阴影部分面积,但两个半圆的半径未知,在图1中较难发现两个半径与AB的关系。此时若把图1中的小圆移动,使两个半圆的圆心重合,如图2,阴影部分面积未改变,但很容易发现,两个半圆的半径的平方差即是 AB的平方。
解:设大圆、小圆的半径分别为R、r,
则S阴影= πR2- πr2= π(R2-r2)
= π()2= π·22=2π
二、“一般”向“特殊”的转化
当某些问题按常规方法证明难以奏效时,可以绕过常规,把一般性的问题转化为特殊情形来考虑,往往可以为一般性结论的解决获取有益的信息,指明前进的道路。
例2、如图3,C、D是半圆O的三等分点,直径AB=2,求阴影部分的面积。
分析:阴影部分并非一个规则图形,能否转化为一个可求面积的规则图形,是解本题的关键。
解:连结CO、DO、CD,由题意可得AB∥CD,
∴S△ACD=S△OCD ∴S阴影=S扇形COD,故S阴影= π。
三、“数”向“形”的转化
数形结合是解数学题的重要方法。若用代数法证明繁难时,不妨考虑数向形转化,即“借形解数”,问题可能会迎刃而解。
例3、已知a、b、c、d都是正有理数,
求证 a2+d2、 b2+c2、 a2+b2+c2+d2+2(cd+ab)中任何两个数之差都小于第三个数。
分析:此题初看,似乎无从下手,但只要把这三个数作为一个三角形的三条边,即可把数字问题转化为图形问题解决。
解:作如图4所示的矩形ABCD,
则AE= a2+d2,EF= b2+c2,AF= (a-b)2+(c+d)2= a2+b2+c2+d2+2(cd-ab),由△AEF中任意两边之差都小于第三边可知结论成立。
练习:如图5,梯形ABCD中,∠B=90°,AD=18cm,BC=21cm,点P从点A开始,沿AD边向D点以1cm/s的速度移动,点Q从点C开始,沿CB边向B点以2cm/s的速度移动,如果P、Q分别从A、C同时出发,设移动时间为t秒。
求:①t为何值时,四边形PQCD为平行四边形?
②t为何值时,四边形PQCD为等腰梯形?
一、“静止”向“运动”的转化
对某些几何问题可对图形中的元素实施局部运动,把图形转化成容易观察或解决的形状。
例1、如图1,已知两个半圆,大圆的弦AB与小圆相切,且AB∥CD,AB=4。求图中阴影部分的面积。
分析:要求阴影部分面积,但两个半圆的半径未知,在图1中较难发现两个半径与AB的关系。此时若把图1中的小圆移动,使两个半圆的圆心重合,如图2,阴影部分面积未改变,但很容易发现,两个半圆的半径的平方差即是 AB的平方。
解:设大圆、小圆的半径分别为R、r,
则S阴影= πR2- πr2= π(R2-r2)
= π()2= π·22=2π
二、“一般”向“特殊”的转化
当某些问题按常规方法证明难以奏效时,可以绕过常规,把一般性的问题转化为特殊情形来考虑,往往可以为一般性结论的解决获取有益的信息,指明前进的道路。
例2、如图3,C、D是半圆O的三等分点,直径AB=2,求阴影部分的面积。
分析:阴影部分并非一个规则图形,能否转化为一个可求面积的规则图形,是解本题的关键。
解:连结CO、DO、CD,由题意可得AB∥CD,
∴S△ACD=S△OCD ∴S阴影=S扇形COD,故S阴影= π。
三、“数”向“形”的转化
数形结合是解数学题的重要方法。若用代数法证明繁难时,不妨考虑数向形转化,即“借形解数”,问题可能会迎刃而解。
例3、已知a、b、c、d都是正有理数,
求证 a2+d2、 b2+c2、 a2+b2+c2+d2+2(cd+ab)中任何两个数之差都小于第三个数。
分析:此题初看,似乎无从下手,但只要把这三个数作为一个三角形的三条边,即可把数字问题转化为图形问题解决。
解:作如图4所示的矩形ABCD,
则AE= a2+d2,EF= b2+c2,AF= (a-b)2+(c+d)2= a2+b2+c2+d2+2(cd-ab),由△AEF中任意两边之差都小于第三边可知结论成立。
练习:如图5,梯形ABCD中,∠B=90°,AD=18cm,BC=21cm,点P从点A开始,沿AD边向D点以1cm/s的速度移动,点Q从点C开始,沿CB边向B点以2cm/s的速度移动,如果P、Q分别从A、C同时出发,设移动时间为t秒。
求:①t为何值时,四边形PQCD为平行四边形?
②t为何值时,四边形PQCD为等腰梯形?