王益玲 李先兵
反客為主是一種非常規(guī)的思維方式,是在解決問題的過程中將常量視為變量,把靜態(tài)視為動態(tài),從而達(dá)到轉(zhuǎn)化矛盾,巧妙解題的目的.關(guān)于將常量視為變量的例子相對較多,讀者也一定有自己的理解,本文不再贅述.而動態(tài)幾何遍地開花的題海中,當(dāng)動態(tài)部分過多,干擾解題時(shí),可以根據(jù)辯證唯物主義的思想,將動態(tài)和靜態(tài)互易,反客為主,往往可以找到解題思路.下面舉例說明.
例1 如圖1,在邊長為1的菱形ABCD中,∠ABC=60°,將△ABD沿射線BD的方向平移得到△A′B′D′,分別連接A′C,A′D,B′C,則A′C+B′C的最小值為.
分析 此題中求兩條線段和的最值問題,是初中幾何經(jīng)典問題之一,將兩條線段轉(zhuǎn)移為一條兩端點(diǎn)固定的折線,是常用的解題策略.此題中A′,B′相對于C而言同時(shí)進(jìn)行相同的平移變換(圖2),即△BCD固定時(shí),A′,B′均沿著射線BD的方向平移BB′,利用運(yùn)動的相對性,能否將△ABD固定,△BCD沿著上述相反的方向平移呢(圖3)?探究后不難發(fā)現(xiàn),兩者的運(yùn)動是完全一致的.
所以 A′C+B′C
=AC′+BC′.
利用經(jīng)典問題——將軍飲馬,作B關(guān)于直線CC′的對稱點(diǎn)B″,連接AB″(圖4).
則(A′C+B′C)min
=(AC′+BC′)min
=AB″=3.
注 此題中的難點(diǎn)在于兩個(gè)動點(diǎn)A′,B′和一個(gè)定點(diǎn)C組成的線段和,利用反客為主巧妙地減少動點(diǎn)個(gè)數(shù),將問題轉(zhuǎn)化為經(jīng)典數(shù)學(xué)問題——將軍飲馬.
例2 如圖5,邊長為3的等邊△ABC的頂點(diǎn)在x軸的正半軸上移動,∠AOD=30°,頂點(diǎn)B在射線OD上隨之移動,則頂點(diǎn)C到原點(diǎn)O的最大值為.
分析 此問題可以簡化為30°角的內(nèi)部放置了一個(gè)定邊長的正△ABC,圖6求頂點(diǎn)C到角的頂點(diǎn)O距離的最大值.∠AOB是靜態(tài)圖,△ABC是動態(tài)圖,由于動態(tài)元素過多,無法尋到突破口,現(xiàn)將△ABC固定,將∠AOB動起來,顯然線段AB是定長3,∠AOB是定角30°,則O的軌跡是以E為圓心,3為半徑的優(yōu)?。ㄈ鐖D6).
所以當(dāng)O,E,C共線時(shí),OC達(dá)到最大值,最大值為33+3.
注 初看此題,會探索點(diǎn)C的軌跡,而后發(fā)現(xiàn)點(diǎn)C的軌跡既不是直線,也不是弧,探索戛然而止.由于動態(tài)元素過多,利用反客為主,化動為靜,柳暗花明,尋到出路.
例3 如圖7,∠AOB=45°,點(diǎn)M,N在邊OA上,OM=x,ON=x+4,點(diǎn)P是邊OB上的點(diǎn),若使點(diǎn)P,M,N構(gòu)成等腰三角形的點(diǎn)P恰好有兩個(gè),則x的值是.
分析 以MN為一邊的等腰△MNP,點(diǎn)P必在分別以M,N為圓心,MN為半徑的⊙M,⊙N上或MN的中垂線上,簡稱P必在“兩圓一線”上(如圖8).換言之“兩圓一線”與射線OB恰有兩個(gè)公共點(diǎn)時(shí),符合該題條件.然而線段MN及兩圓一線均為動態(tài)元素,給探索過程增加了難度.不難發(fā)現(xiàn)此時(shí)靜態(tài)元素只有∠AOB的兩邊,我們不妨聯(lián)想到反客為主,將∠AOB的OB邊沿射線OA的反方向平移,線段MN及兩圓一線即為靜態(tài)元素,這樣大大降低了探索的難度,簡化了探索的過程.
畫圖可得,此題中的四個(gè)臨界情況時(shí),射線OB對應(yīng)的位置如圖9,分別記作l1,l2,l3,l4,對應(yīng)的x的值分別為
23-2,
42-4,4,42.
故符合條件的x的值為:
23-2,42,
42-4<x≤4.
注 此問題中操作的思路明確,但由于動態(tài)元素過多,大大增加了探索難度.利用反客為主既降低了探索的難度,又簡化了探索的過程.
幾何動態(tài)問題是重視知識形成過程理念下的產(chǎn)物,探索知識的形成過程,也是培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力的內(nèi)在要求.因此在幾何動態(tài)背景下,探索幾何圖形間的位置和數(shù)量關(guān)系,必是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn),當(dāng)動態(tài)元素過多時(shí),可以反其道而行之,從辯證的角度,將動態(tài)視為靜態(tài),從而轉(zhuǎn)化矛盾,找到問題的突破口或簡化探索的過程.