孫玉勇
【摘要】本文討論了中學(xué)幾何解題中所蘊(yùn)含的方程思想,主要包括平面幾何和解析幾何.通過具體例題展現(xiàn)了如何運(yùn)用其中所蘊(yùn)含的方程思想來解幾何題,充分體現(xiàn)了方程思想是中學(xué)數(shù)學(xué)的基本思想.
【關(guān)鍵詞】中學(xué)幾何;方程思想;圓錐曲線
數(shù)學(xué)是研究客觀世界數(shù)量關(guān)系和空間形式的科學(xué).許多數(shù)學(xué)對象都存在某種形式的數(shù)量關(guān)系,最基本的數(shù)量關(guān)系是相等和不等.當(dāng)我們將數(shù)學(xué)量的相等關(guān)系用等式來表示,且把其中一個或幾個數(shù)學(xué)量當(dāng)作未知量時,就得到了方程.有關(guān)方程的基本知識主要包括方程解的定義、韋達(dá)定理、方程有解或無解的充要條件、方程在某個范圍有解或無解的充要條件、方程有無窮多個解或有限多個解的充要條件等內(nèi)容.利用方程的基本知識來解決數(shù)學(xué)問題的思想,可以稱為方程思想.
方程的思想可追溯到偉大的數(shù)學(xué)家笛卡兒,在《指導(dǎo)思維的法則》一書中他提出了一種解決數(shù)學(xué)問題的所謂“萬能方法”,其模式是首先將任何種類的問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題,其次將任何種類的數(shù)學(xué)問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)問題,最后將任何種類的代數(shù)問題轉(zhuǎn)化為方程或者方程組的問題.在得到方程(組)后,討論方程(組)的解的問題,得到解之后再對解進(jìn)行解釋.這一模式現(xiàn)在看來雖不能說是萬能,但在處理數(shù)學(xué)問題時確有廣泛的應(yīng)用.這種過程可用下表描述:
在中學(xué)數(shù)學(xué)里,大量的數(shù)學(xué)知識是以相等關(guān)系反映的,而數(shù)學(xué)問題也常常明顯地或隱含地存在著相等關(guān)系.近幾年來,中學(xué)數(shù)學(xué)試題更加注重數(shù)學(xué)思想方法的考查,方程的思想尤為突出.因此,在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中有意識地滲透方程思想是十分必要的,指導(dǎo)學(xué)生自覺應(yīng)用方程思想解題對培養(yǎng)能力、提高思維素質(zhì)都具有重要意義.本文主要討論中學(xué)幾何包括平面幾何和解析幾何解題中所蘊(yùn)含的方程思想.
我們知道,幾何中的許多計(jì)算問題其實(shí)都可以轉(zhuǎn)化成方程問題,即都可以通過列方程來求解.不但如此,即使是一些證明問題、曲線問題,也可借助方程作為工具去求解,而且這樣的解題方法往往更加直接、簡便.
(一)幾何最值問題
在最近幾年各地的數(shù)學(xué)中考試卷中,經(jīng)常出現(xiàn)一些最值問題,這些最值問題的提出通常是在平面直角坐標(biāo)系中,與二次函數(shù)的知識綜合在一起,有些問題可以用函數(shù)最值的知識去解決,但有些卻不能.因此,這些最值問題給學(xué)生的中考答卷造成了相當(dāng)大的困難.實(shí)際上,解決這種最值問題只是用到了平面幾何中的相關(guān)知識,而解決這些問題往往可以利用方程的思想,下面的題目就是利用一元二次方程的有關(guān)知識來解決平面幾何的最值問題.
評注本題考查直線與橢圓的基本概念及性質(zhì)、解析幾何的基本思想及綜合靈活運(yùn)用知識的能力.用待定系數(shù)法求方程是解析幾何中的常規(guī)方法,本題的關(guān)鍵是運(yùn)用對稱軸的有關(guān)性質(zhì)和韋達(dá)定理建立方程組求解.這些都要求對方程思想的內(nèi)涵理解深透,會靈活運(yùn)用.
結(jié)束語
綜上所述,方程思想是中學(xué)數(shù)學(xué)的基本思想,是將數(shù)學(xué)知識轉(zhuǎn)化為能力的橋梁,幾乎滲透到中學(xué)數(shù)學(xué)的各個領(lǐng)域,應(yīng)該說方程思想在中學(xué)數(shù)學(xué)解題中的運(yùn)用是非常廣泛的,不僅僅體現(xiàn)在幾何題的解法中,在其他如代數(shù)問題、三角函數(shù)問題中,它都起著舉足輕重的作用.因此在解題時自覺運(yùn)用方程的思想,不僅有利于解題思路的尋求和優(yōu)化,也有利于溝通知識的縱橫聯(lián)系,對拓寬學(xué)生的思路、發(fā)展他們的智力、培養(yǎng)創(chuàng)造性思維等都具有十分重要的意義.
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