巧用几何方法解题

来源 :学校教育研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:digitalmachinel
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  一、概述
  代数和几何是数学的两大重要分支。代数主要研究“数”与“式”及其运算、等量关系、函数等内容,抽象而严密。几何则主要研究一些几何图形的性质、图形之间的相互关系等,相对直观。尽管代数和几何研究内容与侧重点各有不同,但这并不意味着二者之间没有联系。例如。代数范畴的二元一次不定方程,与几何范畴中平面上的直线,二者看似毫不相干,但事实上,他们两者之间却能建立一一对应的关系,不仅如此,对于相互对应的一对方程和直线,方程的每一组解(二元有序实数对)与直线上的点之间仍然可以建立一一对应,而且点在不在直线上可以由其所对应的有序实数对是不是相应方程的解来判定。
  这当然不是一种巧合,而是源于代数与几何之间存在着的千丝万缕的密切联系。正因此,数形结合思想成为了数学中的一种重要思想,它将代数与几何两门学科有机的结合在一起,为我们解决数学问题提供了新的思路。
  几何方法是我们处理一些数学问题时常用的一种重要方法,不仅可用于解题,也十分有助于我们在理解的基础上更牢、更准地记忆一些公式、掌握一些方法。以下将分别举例说明。
  二、几何方法在解题方面的一些应用举例
  (一)利用图形中的长度关系解题
  几何学中的一些定理,以等量关系式的形式给出几何图形中的一些长度关系,它们是联系“数”与“形”的桥梁和纽带,是数形结合思想的重要理论基础。
  比如,勾股定理:如图1,直角三角形ABC中,a,b直角边,c为斜边,则,即。
  相交弦定理:如图2,圆内两弦 AB、CD相交于M,则。
  射影定理:如图3,直角三角形ABC中,AD是斜边上的高,则,,。
  垂径定理:如图4,垂直于弦的直径平分弦,即图中MA=MB。
  有了这些定理,我们便可以在适当的时候构造几何图形来体现数量之间的关系,将一些由代数式子表征的问题体现在几何图形上,这对于我们解题来说通常是极为有利的。
  例:已知a,b都是正数,求证:≤≤≤,当且仅当a=b时等号成立。
  分析:这是一道代数不等式的证明题目。注意到他们都是一次形式,故可以把他们当作是某图形中一些线段的长度,可构造以下图形加以证明。
  解:当a=b时,等式等号显然成立;
  当时,可以a+b为直径构造圆,具体步骤如下:
  如图5,令MA=a,MB=b,以AB为直径作圆,圆心记作O。过M作垂直于AB的弦,由相交弦定理知MC=,过O、M分别作交⊙O于D、于E,则OC=OD=,OM=,
  MD==,
  在中,由射影定理可算得
  CE。
  由图知
  即<<<。
  故原不等式成立。
  题目实际上是给出了常见的四种平均数:调和平均数、几何平均数、算术平均数、幂平均数之间的大小关系。其中算术与几何两种平均数的大小关系应用最为广泛。而本例中仅以一幅图便将四个平均数全部收罗,“一网打尽”,可谓直观、形象。
  在勾股定理中,斜边,这便提示我们:一些根号下平方和形式的“数”可以就是一个“斜边”。
  (二)利用几何图形中的面积关系解题
  几何学中我们常常用到一些简单图形的面积公式。如:长方形:(a、b分别为长与宽);三角形:(h为边a的高,C为边a与b的夹角);圆:(r为半径)等等。这些面积也是“数”与“形”的结合点,它们的共同特点是:面积都是一些长度相乘的形式,故某些二次乘积形式的“数”可以看作某图形的面积。
  例:已知正数a,b,c,x,y,z,满足,求证:。
  分析:待证问题为一个二次齐次不等式,而题目中又给出了三个等量,故联想到构造正三角形辅助证明。
  解:作以k为边长的正三角形如图7.
  在边AB、BC、CA上分别截取AD=a ,BE=b,CF=c,则,BD=x,CE=y,AF=z,
  ,
  ,
  ,
  。
  显然,即。
  (三)构造立体几何图形解题
  前面两种情形都是在平面范围内构造几何图形去解出题目的。有些时候,当题目中出现三个互不相关的“数”时,可尝试采取构造立体几何图形的手段辅助解题。
  例:已知a、b、c均为正,求证:。
  分析:题目中出现了轮换对称形式,并且有三个无关量a、b、c注意到题目中三个根号下的形式与于弦定理接近(如可看作),故可尝试构造三个各含一个角的三角形。证明:如图9,过空间一点P作PA、PC、PC使他们两两夹角均为且PA=a,PB=b,PC=c。则由余弦定理可算得 , ,
  。由三角形性质
  立即可得
  。
  三、小结
  数形结合是数学中的基本思想方法,它可以将抽象的数学语言与直观的图形语言结合起来,使抽象思维和形象思维相结合,从而帮助我们通过图形的描述、代数的论证来研究和解决数学问题。数形结合思想是一种非常重要的数学思想,它贯通了代数、几何、三角等多个数学主要分支,在我们处理一些数学题目时可以为我们提供跨分支解决问题的思路。
  几何方法是数形结合思想的一个重要组成部分,直观是几何的最大优点。构造几何图形或借助函数图像可以帮助我们去解决一些代数、三角或其他数学问题,还可以让我们更深刻地理解一些定理和更准确地记忆一些公式。总之,几何方法对我们数学知识的学习和抽象思维的培养都有着十分重要的意义。
其他文献
跨入新世纪,新课程理念得到广泛传播和积极实践。新课程标准和教材突出了对学生素质的全面培养,突出了知识建构的过程,尤其是在教学的方法上,强调了科学探究。科学探究作为新课程的基本理念,已经成为重要的教学方式。探究性教学不仅有利于学生掌握知识和技能,更重要的是它重视获得知识的过程和方法,重视学生的情感、态度和价值观的培养,有利于课堂三维教学目标的实现,使学生获得多方位的教育。  一、物理课堂探究教学的环
期刊
一、“愉快教学”以新课标的价值取向为依据  《美术课程标准(2011版)》对美术课程的性质提出了要求:“美术课程强调愉悦性。学生在美术学习中自主抒发情感,表达个性和创意,增强自信心,养成健康人格。”这就要求教师改革传统教学模式,从传统的“教师本位”转变成“学生本位”,把课堂还给学生,使学生在自由、平等、愉悦的氛围中,进行自主探究、发现学习和小组合作学习等方法,来表现自己的个性,发挥自我的创造性,达
期刊
《思想政治》教学是一项表面枯燥单调,内涵却极其丰富的工作,如果让政治课堂变成是一个充满活力的生命整体,就要处理好在教学中处处蕴含着的各种矛盾,达到动态平衡,其中预设与生成之间的矛盾是一个不可忽视的主题。  预设,通俗地讲,就是我们平常所说的精心备课,在进行课堂教学之前,要千方百计地备好课,设计许多精彩的环节,甚至查阅很多的资料。所谓生成,就是课堂中,学生对文本的内在理解以及提出的质疑。预设与生成是
期刊
多年来,由于受应试教育的影响,在教学过程中普遍存在着一些弊端:教师讲得多,学生参与少,课堂实践环节薄弱,缺乏教学民主性,教学模式单一,以致在教学过程中,强调教师的主导作用多,而忽视了课堂教学过程中学生的主体参与地位。那么,在课堂教学中如何体现学生的主体地位呢?  一、强化主体意识  观念决定意识,教学过程是教师和学生共同活动的过程,是教师领导下的学生的学习过程,既要有教师的主导作用,又要有学生的主
期刊
就少数民族汉语水平测试(简称“民族汉考”或“MHK”)来说,“阅读理解题”分值占试卷总分值的三分之一,另外“听力题”与“书面表达题”其实也是通过阅读理解或积累运用来考查的。所以,阅读能力的高低直接制约着全卷的答题水平。为此,汉语教师很重视指导阅读的形式、方法、途径以及答题技巧,把提高阅读理解能力放在重要地位,从而提高学生的阅读效率。  一、激发兴趣,促进学生积极阅读  “兴趣是一切有成就的人成才的
期刊
一、乡土史在历史课堂教学中运用的原因  在平时的历史教学中,我总是感到学生在学习历史的时候很被动,老师在课堂上教什么,他们就在课后机械的背什么,感受不到学习历史的乐趣。在大多数学生看来,学习历史不是因为喜欢历史,而是因为考试要考历史,所以很难体会以致懒得去体会“读史使人明智”“鉴古知今”“以史为鉴,可以知兴替”等道理,也很难认识到学习历史对培养自己的记忆、分析、归纳、思维等能力的好处。在他们看来历
期刊
在减负背景下,讲究课堂教学的优质高效性是师生共同的追求目标。在减负教育新政的课改形势下,提高课堂教学质量的主阵地势必落到课堂上来,因此,我借鉴了关于洋思中学高效课堂的成功经验,杜郎口中学以及昌乐二中高效课堂的成功经验,我认为教师应从以下几个方面来打造高效课堂。  一、教师教的转变和学生学的转变  教师在课堂教学中要转变教学理念、教学行为,尤其是在数学课堂中更应该转变,具体表现在以下方面。  第一,
期刊
对于小学生而言,他们接触到英语的机会大多数是发生在英语课堂上。在英语在非母语的环境中,如何在短短的四十分钟内取得最佳的效果,是每个老师都应该思考的问题。  何为“有效教学”?依笔者愚见,要判断一节课是否“有效”,首先应该看学生是否学有所得,老师在一节课当中预设的目标达到了多少。那么,具体可以用哪些方法可以在课堂上实施有效教学呢?以下是本人一些粗浅的看法。  一、注意激发学生的兴趣  布鲁纳说过:“
期刊
小学语文教学过程中,一篇课文的教学往往很难在一节课40分钟内完成,一般都要二到三课时。于是,人们习惯将学生接触新课文,初读文本的教学称之为第一课时。   什么样的第一课时教学是有效的?我想,如果它真的激发了学生的学习兴趣,真的让每一个学生有目标的读通了课文,真的训练了学生的写字水平,那么我就觉得第一课时的教学就是有效的。别以为山脚没有宜人风光,只要我们驻足在这里——第一课时上得简单、扎实、真实、
期刊
数学是一门科学,也是一门艺术,在教学中,我们教师要根据不同的教学内容,灵活地设计出学习情境。俗话说:“良好的开端是成功的一半”。生动有趣、或富有新意,或悬念重重的情境,能让学生在最短的时间主动进入学习状态,在情境中导入新课,从而激发学生的学习兴趣。良好的教学情境还可以帮助学生掌握数学知识和技能,使学生更好地体验教学内容中的情感,使原来枯燥的、抽象的数学知识变得生动形象。我们的课堂教学情境要针对每节
期刊