數(shù)形互助

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 八年級 來源: 高中學習網(wǎng)
第三十講 數(shù)形互助
數(shù)和形是數(shù)學研究的基本對象,是數(shù)學產(chǎn)生和發(fā)展的兩塊基石,在數(shù)學發(fā)展的過程中,數(shù)和形常常結合在一起,在方法上互相滲透,在內(nèi)容上互相聯(lián)系.
以數(shù)助形,即恰當?shù)匾齾⒒蛟O元,把一些幾何量如角度的大小、線段的長度等用字母或代數(shù)式表示,利用圖形的性質,尋找?guī)缀螆D形元素之間的關系,通過解方程、等式變形、等式運算等代數(shù)方法解證幾何題.
用形輔數(shù),即把一個代數(shù)問題轉化為一個圖形,問題中的條件與結論直觀地、整體地表示出來,借助圖形的直觀性輔助解題,在代數(shù)的學習中,我們廣泛地使用了用形輔數(shù)的方法,如用數(shù)軸賦予抽象的代數(shù)概念以直觀的形象、乘法公式的幾何表示、解應用題時常借助直線圖、圖表幫助分析等.
例題求解
【例1】 若a、b均為正數(shù),且 , , 是一個三角形的三
條邊的長,那么這個三角形的面積等于 . ( “希望杯”邀請賽試題)
思路點撥 直接用三角形面積公式求面積較為復雜,利用 的幾何意義(表示直角邊分別為m,n的直角三角形斜邊長),構造圖形求面積.
注 古埃及,在長期土地測量、劃分界限的過程中形成了最初的幾何學.“Geometry(幾何)”一詞在希臘文中意為“測量”,我國宋元時期巳將某些幾何問題代數(shù)化,把圖形之間的幾何關系,表示成代數(shù)式之間的代數(shù)關系.
17世紀笛卡爾的解析幾何引進坐標,用“數(shù)”研究“形”,為18、19世紀數(shù)學的空前發(fā)展作了準備.
【例2】 如圖,在△ABD中,C為AD上一點,AB=CD=1,∠ABC=90°,∠CBD=30°,則AC=( )
A.1 B. C. D. (武漢市選拔賽試題)
思路點撥 過D作DE⊥AB交AB延長線于E,設AC=x,BE=y,運用平行線分線段成比例、直角三角形邊角關系、勾股定理等知識建立方程組,通過解方程組求AC的值.
【例3】 如圖,E、F分別是邊長為4的正方形ABCD的邊BC、CD上的點,CE=1,CF= ,直線FC交AB的延 長線于G,過線段FG上的動點H作HM⊥AG,HN⊥AD,垂足分別為M,N,設HM=x,矩形AMHN的面積為y.
(1)用x的代數(shù)式表示y;
(2)當x為何值時,矩形AMHN的面積最大,最大面積是多少?
(2001年南京市中考題)

思路點拔 對于(1)S矩形AMHN= HM×AM,AM=AB+BM,只需把BM用x的代數(shù)式表示即可,對于(2),把關于x的代數(shù)式通過配方變形可獲解.注意相似三角形基本圖形的運用.
【例4】已知正數(shù) a、b、c和x、y、z滿足 ,求證: .
思路點撥 相等的量賦予它的幾何意義,易想到等邊三角形、正方形,從構造邊長為 的正方形入手.
注 對于一個幾何問題,能否通過代數(shù)運算解塊,關鍵在于幾何問題中數(shù)量關系能否方便地表示成適應代數(shù)適算的表達式:一個幾何問題,能否通過列方程的手段解決,在于問題本身是否存 在著構成方程的等量關系,在尋找等量關系的過程中,常用到勾股定理、全等三角形、相似三角形等知識與方法.
美國數(shù)學家斯蒂思說:“如果一個特定的問題可以轉化為一個圖形,那么思維就整體地把握了問題,并且能創(chuàng)造性地思考問題的解法.”圖形能直觀、形象地表示數(shù)量關系,能幫助分析、理順復雜的數(shù)量關系.用形輔數(shù)目前常見的方式是:
(1)利用等量構造等邊三角形、正方形;
(2)利用根式的幾何意義構造直角三角形、矩形.
【例5】 如圖,在矩形ABCD中,AB=12厘米,BC=6厘米.點P沿AB邊從點A開始向點B以2厘米/秒的速度移動;點Q沿DA邊從點D開始向點A以1厘米/秒的速度移
動.如果P、Q同時出發(fā),用t(秒)表示移動的時間(0≤t≤6),那么:
(1)當t為何值時,△QAP為等腰直角三角形?
(2)求四邊形QAPC的面積,提出一個與計算結果有關的結論;
(3)當t為何值時,以點Q、A、P為頂點的三角形與△ABC相似? (2002年山西省中考題)

思路點撥 (1)把相關線段用t的代數(shù)式表示,利用勾股定理建立t的方程,(2)注意動態(tài)變化過程中某些量的不變性,從而提出相關問題,(3)借助三角形相似的判定方法,探求質點運動的時間,其中蘊含著分類討論的思想方法.
學力訓練
1.如圖是一塊在電腦屏幕上出現(xiàn)的矩形色塊圖,由6個顏色不同的正方形組成,設中間最小的一個正方形邊長為1,則這個矩形色塊圖的面積為 .
2.用8塊相同的長方形地磚拼成一個矩形,則每個長方形地磚的面積是 .
(黑龍江省中考題)
3.如圖,在正方形網(wǎng)格上有6個斜三角形,①△ABC,②△BCD,③△BDE,④△BFG,⑤△FGH,⑥△EFK,其中②~⑥中,與三角形①相似的是( )
A.②③④ B.③④⑤ C.④⑤⑥ D.②③⑥
4.已知一個直角三角形 的兩直角邊上的中線長分別為5和2 ,那么這個三角形的斜邊長為( )
A.10 B.4 C. D.
5.如圖,以長為2的定線段為邊作正方形ABCD,取AB的中點P,在BA的延長線上取點F,使PF=PD,以AF為邊作正方形AMEF,點M在AD上.
(1)求AM,DM的長;
(2)求證:AM2=AD×DM.
6.如圖,△ABC是一塊銳角三角形余料,邊BC=120mm,高AD=80mm,要把它加工成一個矩形零件,使矩形的一邊在BC上,其余兩個頂點分別在AB、AC上,設該矩形的長QM=ymm,寬MN=xmm.
(1)求證:y= ;
(2)當x與y分別取 什么值時,矩形P QMN的面積最大?最大面積是多少?
7.已知:如圖,正方形ABCD的周長為4 a,四邊形EFGH的四個頂點F、F,G、H分別在AB、BC、CD、DA上滑動,在滑動過程中,始終有EH∥BD∥FG,且EH=FG,那么四邊形EFGH的周長是否可求?若能求出,它的周長是多少?若不能求出,請說明理由.
(2003年新疆建設兵團中考題)
8.如圖,在△ABC中,AC=2,BC=4,∠ACB=60°,將△ABC折疊,使點B和點C重合,折痕 為DE,則△AZC的面積是 .

9.如圖,梯形ABCD中,AD∥BC,∠A=90°,C為CD的中點,BE=13,梯形ABCD的面積為120,那么AB+BC+DA= .
10.如圖,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,M、N是BC邊上的點,BM=MN=NC,如果AM=4,AN=3,則MN= . (上海市高中理科實驗班招生試題)
11.代數(shù)式 的最小值是 .
12.在方格紙中,每個小格的頂點叫做格點.以格點連線為邊的三角形叫做格點三角形.請你在右圖所示的10×10的方格紙中,畫出兩個相似但不全等的格點三角形,并加以證明. 要求所畫三角形是鈍角三角形,并標明相應字母. (山西省中考題)

13.如圖,在等腰梯形ABCD中,AD∥BC,AD=4,BC=10,AB=DC=5,P是BC邊上的一個動點,直線 過點P且平行于DC,交梯形另外一邊于E點,設BP=x,梯形位于直線 左側的圖形的面積為S,分別求出當點E位于BA、AD上時,S與x之間的關系 式,并分別指出x的取值范圍. (威海市中考題)
14.如圖,已知正方形ABCD,直線AG分別交BD、CD于點E、F,交BC的延長線于點G,點H是線段FG上的點,且HC⊥C E.
(1)求證:點H是GF的中點;
(2)設 (015.已知a、b、c均為非負實數(shù),求證: .
16.如圖,在△ABC中,∠C=90°,D,E是BC邊上的兩點, 且∠ABC= ∠ADC= ∠AEC,已知BD=11,DE=5,求AC長. (北京市競賽題)
17.如圖,在△AB C中,BE、CF是中線,且BE⊥CF,AC=b ,AB= c (c> b )
(1)求BC的長;
(2)若△ABC存在,討論 的取值范圍.

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