“消点法”在初中几何解题的初探
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几何最值问题大一统追本溯源化繁为简目有千万而纲为一,枝叶繁多而本为一。
纲举则目张,执本而末从。
如果只在细枝末节上下功夫,费了力气却讨不了好。
学习就是不断地归一,最终以一心一理贯通万事万物,则达自由无碍之化境矣(呵呵,这境界有点高,慢慢来)。
关于几何最值问题研究的老师很多,本人以前也有文章论述,本文在此基础上再次进行归纳总结,把各种知识、方法、思想、策略进行融合提炼、追本溯源、认祖归宗,以使解决此类问题时更加简单明晰。
一、基本图形所有问题的老祖宗只有两个:①[定点到定点]:两点之间,线段最短;②[定点到定线]:点线之间,垂线段最短。
由此派生:③[定点到定点]:三角形两边之和大于第三边;④[定线到定线]:平行线之间,垂线段最短;⑤[定点到定圆]:点圆之间,点心线截距最短(长);⑥[定线到定圆]:线圆之间,心垂线截距最短;⑦[定圆到定圆]:圆圆之间,连心线截距最短(长)。
余不赘述,下面仅举一例证明:[定点到定圆]:点圆之间,点心线截距最短(长)。
已知⊙O半径为r,AO=d,P是⊙O上一点,求AP的最大值和最小值。
证明:由“两点之间,线段最短”得AP≤AO+PO,AO≤AP+PO,得d-r≤AP≤d+r,AP最小时点P在B处,最大时点P在C处。
即过圆心和定点的直线截得的线段AB、AC分别最小、最大值。
(可用“三角形两边之和大于第三边”,其实质也是由“两点之间,线段最短”推得)。
上面几种是解决相关问题的基本图形,所有的几何最值问题都是转化成上述基本图形解决的。
二、考试中出现的问题都是在基本图形的基础上进行变式,如圆与线这些图形不是直接给出,而是以符合一定条件的动点的形式确定的;再如过定点的直线与动点所在路径不相交而需要进行变换的。
类型分三种情况:(1)直接包含基本图形;(2)动点路径待确定;(3)动线(定点)位置需变换。
(一)直接包含基本图形。
AD一定,所以D是定点,C是直线的最短路径,求得当CD⊥AC时最短为是定点,B'是动点,但题中未明确告知B'点的运动路径,所以需先确定B'点运动路径是什么图形,一般有直线与圆两类。
初中数学几何中点模式解答数学几何中点模式解答:中点模式是初中数学中一种基本的几何模式,用来描述线段中点的性质和应用。
在数学中,中点是指线段的中点,即将线段分成两个等长的部分的一点。
以下是关于中点模式的解答,从简单到复杂逐步介绍。
1.线段的中点性质:-任何线段都有且只有一个中点。
-中点将线段分成两个等长的部分。
-连接线段两端点与中点可以形成一个三角形,而且这个三角形的三条边都等长。
2.线段的中点构造:-方法一:设线段的两个端点为A和B,画出AB的中垂线,中垂线与AB的交点即为线段的中点。
-方法二:设线段的两个端点为A和B,从A和B各自向线段内侧画一条等长的线段,两线段的交点即为线段的中点。
3.实际问题中的中点模式:-在建筑物或道路设计中,使用中点模式可以确保建筑物或道路的对称性。
-在几何作图中,可以利用中点模式画出等边三角形、平行四边形等特殊图形。
-在解题过程中,可以利用中点模式简化计算,减少计算量。
4.中点模式与其他几何模式的关系:-中点模式与垂直二等分线模式:若一条线段有且只有一个中点,则该线段的垂直二等分线也只有一个,反之亦然。
-中点模式与等长线段模式:若一条线段有且只有一个中点,则该线段的两个部分等长,反之亦然。
-中点模式与等腰三角形模式:若一条线段的两端点与中点可以形成一个等腰三角形,则该线段的两端点与中点共线,反之亦然。
5.练习题解答:(1)已知AB为直径的圆O上有点C,连接AO、BO,并延长线段AO、BO分别交圆O于点D、E。
证明:AC=BC。
解答:由于AB为直径,所以O是圆O的圆心,由于OC是线段中点构造法延长得来的一般线段,因此OC=OC,又由于线段OD是线段中点构造法延长得到的,所以OD=OC,同理OE=OC,所以三角形ODB和三角形OEC是等腰三角形,所以∠CDB=∠CEB,所以∠ADB=∠AEB,因此AD=AE,所以AC=BC。
初中几何48个模型及35个解题技巧嘿,同学们!今天咱就来聊聊初中几何的那 48 个模型和 35 个解题技巧。
这可真是个宝库啊!你想想看,几何就像是一个神秘的大迷宫,那 48 个模型就是迷宫里的一条条秘密通道,而 35 个解题技巧呢,就是打开这些通道大门的钥匙。
有了它们,我们就能在几何的世界里畅游无阻啦!比如说那个相似三角形模型,哎呀,就像找到了两个长得很像的“双胞胎”,它们之间的关系可有趣啦。
一旦你发现了它们,很多难题就迎刃而解了,这感觉不就跟发现了宝藏一样惊喜嘛!还有那个圆的模型,圆啊,就像一个神奇的魔法圈,里面藏着好多好多的秘密和技巧。
什么切线定理啦,圆周角定理啦,掌握了这些,就像是拥有了魔法力量,能轻松搞定各种圆相关的问题。
再说说那些解题技巧吧,就像是一个个小巧玲珑的工具,用对了就能事半功倍。
比如那个辅助线的技巧,有时候一条恰到好处的辅助线一画,哇塞,原本乱七八糟的图形一下子就清晰明了,难题瞬间变得简单起来,你说神奇不神奇?就好像你走路遇到了一堵高墙,正愁怎么过去呢,这时候突然发现旁边有个梯子,一下子就翻过去了,那种感觉,爽!而且啊,学习这些模型和技巧可不能死记硬背哦,得像和它们交朋友一样,去理解它们,熟悉它们。
就像你了解你的好朋友一样,知道他们的脾气、性格。
只有这样,在遇到问题的时候,你才能第一时间想起它们,让它们来帮你解决问题。
咱可不能小瞧了这些模型和技巧,它们可是我们在几何世界里披荆斩棘的利器啊!想想看,当你用这些模型和技巧轻松解决了一道又一道难题,那种成就感,那可不是一般的爽啊!是不是感觉自己就像个几何大侠,拿着这些秘密武器,在几何的江湖里闯荡,威风凛凛的!同学们,好好去探索这 48 个模型和 35 个解题技巧吧,相信我,它们会给你带来意想不到的收获和惊喜。
别犹豫啦,赶紧行动起来,让我们一起在初中几何的海洋里尽情遨游吧!这绝对会是一次超级棒的学习之旅,你准备好了吗?。
初中几何证明题的解题思路初中几何证明题是初中几何中很重要的一部分,加强知识储备和运用技能也必须掌握几何证明题的解题思路和方法。
解决几何证明题,除了要掌握基础的定理、定义、规则和基本的计算技巧外,还应注意以下几点:一、熟练掌握几何证明的基本方法1.逆否命题法:当一个命题成立时,其逆命题不成立,反之亦然,因此,可用该法证明:先把命题的否定形式表达出来,然后用简单的数学推导证明它是有悖常理的,从而由“逆否律”证明原命题的正确性。
2.抽象法:有时可通过抽象的方法,让问题变得更容易解决。
比如,将几何问题抽象成代数问题,或者将几何图形抽象成抽象的风范,可以使得问题变得更加容易理解。
3.反证法:即依据一定的前提,证明假设不符合要求,即可以知识前提及充分条件,利用反证法,证明假设是错误的。
反证法按逻辑关系可分为“反证正确”和“反证错误”两类。
通过反证法,我们可以得到几何定理证明的结论,从而解决几何证明题。
4.归纳法:归纳法也称归绕法,是几何证明题的解决方法之一,是依据一个事实、一个特性或一个定理,从而推出其他一些事实或定理的过程。
它的解法具有一般性,可以应用在各种形式的几何证明题中。
二、逐步解决几何证明题1.第一步:识别几何图形:首先要明确几何图形的形状、大小、位置等特征,然后把图形上的角、弧、线段和点等标出来,注明它们的名称和特点,以及它们之间的关系。
2.第二步:分析题意:要弄清题目所提出的问题,明确要证明的是什么,并对问题和其它已知条件进行分析,总结出题目的本质,找出和解决问题的重点。
3.第三步:确定证明步骤:根据题目的条件和要证明的内容,结合定义、定理和基本性质,确定出证明步骤,并画出证明图形,默写证明式。
4.第四步:设立并证明中间结论:根据证明步骤,依次针对每一步进行证明,首先得出一个中间结论,然后按定义、定理及基本性质等,写出证明式,再根据前一步得出的中间结论,将其作为充分条件,以此推出下一步的中间结论,依次重复反复证明,最终推出原结论。
如何开窍初中数学差等生和中等生的开窍笔记秘籍之如何做几何题初中生学数学最大的问题其实是不开窍。
在思路不对方法不对的情况下,再用功学也没用,再认真学也没用,再题海战术也没用。
大量学生在小学时期就已经思维僵化了,目前我国小学数学教育过于提倡背诵,考题不活大量题目过于采用套公式法,硬是教会了学生四则运算。
到了初中,就很少见到有数学开窍的学生了。
目前市场上充斥的都是尖子生状元生的学习方法参考书,那些东西其实根本指导不了大多数普通学生,那是极少数高智商学生用的,属于优秀生锦上添花的辅导书,其实就是九阴真经。
让初学者练九阴真经只会走火入魔。
现在的参考书对大多数学生来说,用处很小。
你花再多的钱,买再多的好参考书都没用,因为那是你数学开窍以后用的书。
但遗憾的是,同学们和家长们都爱买这些书籍,买到家后,根本做不下去,没几天这书就束之高阁,几十块钱就算扔了。
本系列短文即针对普通学生如何开窍,如何学习初中数学而作,这才是你最需要的东西。
本系列短文大约五十讲左右就可以让缺乏数学天赋的同学进入到优秀生行列。
本讲讲的是通用几何题的解法步骤,大量学生遇到稍微复杂点的几何题就喊难,原因是自己毫无解题思路。
其实几何题做法是有通用思路的。
本讲就是初中几何解题四步法。
完全可以对付初中所有几何题。
两道例题,讲解初中数学的几何解题思路。
例题一:A FEB D c G见上图,三角ABC被平移到FDG处,AB=7,BD=5, DE=3,求四边形FECG的面积。
例题二:如图:两个正方形面积分别为16,9,两阴影面积分别为A,B(A>B),则(A-B)等于:几何题做法第一步第一步就是不要用出题老师给你的图,必须自己徒手画一张大图。
别怕浪费演草纸,每张大图要达到大约10*10cm大小。
平时训练中,一定要坚持自己画大图。
拒绝使用卷子上的图。
目前很多卷子的图都很小,不利于解题。
画的不好也不要紧,当你画到第1000张图时,就能画的很好了,自己徒手画大图,有以下好处:一:自己不仔细读题,自然画不出图来。
一、专题简介在给定的图形中,已知一些角、一些边的关系,然后求另外一些角,而不能仅利用多边形内角和、等腰对等角等简单性质来求解,我们把这类问题叫做“角格点问题”。
这类题通常思考难度较大,初看给人无从下手的感觉。
当然,如果熟练塞瓦定理的角元形式,简答本类题就是纯粹的解三角方程、进行三角恒等变化。
而本专题避开三角函数,只用纯几何的方法,通过构造等边三角形巧解这类问题,并给出一般化思路。
涉及知识不超初中几何知识。
二、基本方法:(一)以30°角的对边为边构造等边三角形;(二)以等腰三角形的腰为边构造等边三角形;通过方法(一)构造出来的新顶点,就是原三角形的外心(如左图)。
同样,方法(二)也会出现外心(如中、右图)。
我们利用圆周角、圆心角等圆的相关知识,可以使问题迎刃而解。
以上的方法,是经过笔者大量实践、总结出来的规律方法。
一、例题及解析例1如图,△ABC,∠BAC=20°,AB=AC,D、E分别在AB、AC上,∠BCD=60°,∠CBE=50°,求∠CDE的度数。
分析:这道题很经典,很多地方都会看见。
下面,我们按照本专题的方法进行分析。
如果作图精确,不难猜出角CDE就是30°,那么根据方法(一)“30°角对边”原则,就有了下面的解法:解:作ECF=60°,交AB于F。
得∠BCF=80°-60°=20°,而∠CBF=80°,∴∠CFB=80°,∴CF=CB。
由题易得CB=CE(∠CBE=∠CEB=50°),∴CF=CE,∴等边△CEF。
则FC=FE,∠CFE=60°。
又∠CDF=40°,∠FCD=60°-20°=40°=∠CDF,∴FC=FD,∴FC=FE=FD,即F是△CDE的外心,∴∠CDE=(1/2)∠CFE=30°。
“动中求定”的八大策略——探索解析几何中求解定点、定值、定向、定线等问题的策略注意到A∈[÷,2],可得所求为[2,÷].JJ点评:求参数的取值范围,一直是数学中的经典问题.解题的关键是如何构造出关于参数的表达式或不等式,转化为求函数的值域或解不等式问题.本例是直接利用题设的A的范围,求出值域,属简单题.而一些较复杂的题,往往要用以下一些条件和方法:圆锥曲线的范围,几何图形的性质,变量的取值范围(如sinO,cosO●徐素琴舒林军''的范围),判别式法,基本不等式法,分离参数法等.以上五类问题是解析几何中的重点题型,一定要掌握求解的通法,在解题实践中不断对各种解法加以比较,总结,提高自己择优解题的能力,使解析几何解答题成为你的得分点,从而在高考中获得数学卷的高分0-动中求定"的八大策略探索解析几何中求解定点,定值,定向,定线等问题的策略在解析几何中常常出现求定点,定值,定向,定线等问题,它已经成为当前各省高考试题中的热点.本文对此类问题加以探究,得出一些行之有效的方法策略,供以参考.策略一:提取参数对于某些含参数的曲线方程,如果可以把参数与x,y分离,则提出参数后,再根据恒等式的性质,即可以解得x,y的值,得到定点的坐标.例?1已知动直线(2+k)x一(1+k)一2(3+2k)=0,求证:点P(一2,2)到该动直线的距离d≤4.证明:把直线方程化为.i}(一),一4)+(2x—Y一6)=0,知J.一),一4=o,L2x一),一6=0.解得=2,Y=一2,即动直线过定点(2,一2).连,则点P(一2,2)到该动直线的距离d≤lPI=~/(一2—2)+(2+2)=4.'策略二:观察巧代?2O?充分利用已知式的结构特征,经过观察分析,只要找出满足条件的,y的值,就是定点的坐标.例2(1)已知实数17/.,n满足三+=l,则动直线羔+上:l必过定点的坐标为——;(2)已知实数p,g满足p+2q—l=0,则动直线+3y+q=0恒过定点M的坐标为略解:(1)只要令=2,,,=l,即得定点(2,1);(2)已知式化为号一下1+q=0,只要令=寺一IM(1,一吉).策略三:设参分离根据题意,设立参数,建立方程,分离参数,即可以求得定点.例3已知抛物线C:y=8x,焦点为F,定点P(2,4),动点A,B是抛物线C上的两个点, 且满足后?keB=8,试问AB所在的直线是否过定点,若是,求出该定点的坐标;否则说明理由.解:设A(8t;,8t1),B(8t,8t2)(t1≠t2),则】.1PA,kpB'fl+一2f2+一2因为J}?后雎=8,所以8t1t2=一1—4(tl+t2).①因为Ij}仙,所以A曰的方程:),一8tt:(一8£;)?再利用①化简即得(一1)一(t1+t2)(),+4)=0.可见直线AB过定点(1,一4).策略四:巧"特"结论有两种情形:一种利用特殊值探求结论,再验证其充分性;另一种是也先用特殊值探求结论,后作一般性探求...2.2.例4已知椭圆等+=1,过左焦点作不垂直于轴的弦交椭圆于A,两点,AB的垂直平分线交轴于点,则IFI:IABl的值为()(A1(B1(c了2(D)}解:本题为选择题,即知此比值为定值,故可用特殊值法.设AB与轴重合时,就是原点,则AB长为6,MF的长为2,故IMFl:IABI =1,答案为(B).如果不用特殊法解,本题就是一个较难的解答题,同学们不妨一试.若用极坐标方程解较方便一些.可见在解选择题时,用特殊值法来判断和寻找答案尤为重要.2例5已知椭圆方程+=1,过点s(o,一÷)的动直线f交该椭圆于A,B两点,试问:在坐标平面内是否存在一个定点,使得以AB为直径的圆恒过定点,若存在求出T的坐标;若不存在,请说明理由.解:假设满足条件的定点存在.当直线Z与轴平行时,以AB为直径的圆方程为2+-y')=;当直线Z与),轴重合时,以AB为直径的圆方程为+),=1.以上两圆方程联立解得』=o,即r(0,1)ty=1,是满足条件的必要条件.下面证明其充分性: 若存在v(o,1),对过点S不与坐标轴平行的直线设为y=kx一÷(Il}≠0),把它代人椭圆方程得到(1+2)2一一=o.设A(,y.),B(,y),则有『+=吾_,116【la;:一'因为H=(l,y1—1),TB=(2,y2一1),7?TB=X12+(),1—1)(,,2—1)=(1):一争(+一16(1+)4,12k16——18k9一一一3—}8k9+一9++=0.所以上船,即以AB为直径的圆恒过定点其定点的坐标为(O,1).例6已知椭圆+:1(n>b>o)上任意一点,B,B:是椭圆短轴的两个端点,作直线MB1,MB2分别交轴于P,()两点,求证: lOP1.IDQI为定值,并求出定值.分析:当动点在长轴的端点时,则P,Q重合于长轴的端点,因此IOPI?loQI=a.?2l?再作一般证明即可得IOP1.IOQI为定值为0.策略五:设参消参为了求得定值,往往需要设立一个或两个参数,如直线的斜率,动点的坐标等,然后根据条件,寻找所求的定值,最后经过消参得到所求的定值.例6已知A(1,1)是椭圆x+=1(口>b>0)上的一点,F,F2是椭圆的两个焦点, 且满足lAFI+IAF,I=4.(1)求椭圆的方程;(2)设点B,C是椭圆上的两个动点,且直线AB,AC的倾斜角互补,试判断直线BC的斜率是否为定值?并说明理由.解:(1)易知口=2.再把点A坐标代人椭圆方程得b.=÷,所以椭圆方程为等2+等(2)由条件可以得到直线AB,AC的斜率存在且不为0,故设直线AB的方程为Y=(一1)+1,代人椭圆方程得(1+3k)+6(1一k)kx+3一6k一1=0.因为XA=1,XAXB=所以.①又设直线AC的方程为Y=一k(一1)+1,同理得到.②因此得到,口一YcJ}(B+Xc)一2k%c■'把①②代人得k.=下1,所以直线BC的斜率为定值.策略六:巧用定义结合圆锥曲线的定义,在运动变化中寻求?22?符合定义的不变量.'2,2例7已知P是双曲线一号=1(口>0,b>0)右支上不同于顶点的任意一点,,是双曲线的左右两个焦点,试问:三角形PFF2 的内心,是否在一定直线上,若存在,求出直线方程;若不存在,请说明理由.解:设三角形PFF2的内切圆与轴的切点为,则由双曲线的定义及切线长定理可知: IPF1I—IPF2l=IMF1I-IMF2I=2a,所以也在双曲线上,即M为双曲线右顶点.又IM上轴,所以三角形PF的内心,在一定直线=口上.例8以抛物线(Y+1)=g(一2)上任意一点P为圆心,作与Y轴相切的圆,则这些动圆必经过定点的坐标为一解:不难求得Y轴是抛物线的准线.由抛物线的定义可知,这些圆必经过抛物线的焦点可以求得F(4,一1),所以这些动圆必经过定点的坐标为(4,一1).策略七:结合平面几何有些求定值问题往往可以与平面几何的一些性质相结合,可以达到事半功倍的效果,如上面的例7就是运用了切线长定理.例9已知圆(一3)+(Y+4)=4,过原点0的动直线2:y=kx交圆于P,Q两点,则IoPIlOQl的值为一解:设OB切圆于点,则JOPIIOQI=IDBl=10I一r2:25—4=21.,22例10已知是双曲线一各=1(口>0,b>0)过焦点F1的任意一条弦,以AB为直径的圆被与相应的准线截得圆,求证:MN的度数为定值.解:设AB的中点为P,P,A,B到相应的准线距离分别为d,d,d,则.:,',d1+d2IF1AI+IF1BIlABId—一——■~=(r为以AB为直径的圆的半径),所以c.sPⅣ::,二,e即删的度数为定值,其定值为2arccos.策略八:极坐标法关于长度计算的某些问题,用极坐标法会来得很方便.先要根据条件建立恰当的极坐标系,然后给动点设出极坐标,极角之间的关系往往是解决问题的关键.例11椭圆x+=1(口>b>o)上有aD两个动点A,B满足OA上OB(0为坐标原点), 求证:+广为定值?解:设以原点为极点,轴为极轴,建立极坐标系.则有lpcosO,代人椭圆方程得到椭ty:psin0.圆的极坐标方程●赵小龙r+r?设椭圆上动点A(p,),因为上OB,则动点B(p:,0+),因此1COS0sin—丁十—一,PlnD1c.s(+詈).sin2(+詈)2一口2.bP2口sin20cos0r+.两式相加得P+=+,l111ap2D即击+=1+古为定值.以上的八大策略,提供同学们在解决此类问题的方法.对求定点,定值等问题往往先用特殊值法探求出结论,这样解题的方向就明确了, 然后在运算过程中心中有数,达到事半功倍的效果.1l.洙高毒中的五粪热燕题型思维能力是数学能力的核心,新课标的高考是通过数学基本能力与数学综合能力来考查数学思维的.针对高考对能力的考查,笔者认为临近高考时要努力达到下述目标:如果一个问题有多种数学思维方法,那么通过自身的思维应尽力发现其中大多数通法,并能靠自己丰富的解题实践择其优者实施.为此,只有平时对如下五类热点题型有思维模式的积淀,才能在应试中形成灵活的解题思维一,立体几何中的条件探索题此类题型是高考命题改革的先进成果,已被各省市的高考命题所大量采用,对考查新课标规定的数学基本能力中的空间想象能力,推理论证能力均大有裨益.抓住结论采到逆向探索,灵活转移,直观想象等思维方式,常可发现或猜出条件,进而给出充分性的证明.这是此类题型的一般思维模式.例1如图1,四棱锥P—ABCD中,M是棱船的中点;在底面四边形ABCD中,AB//CD, AB=4DC.在棱PC上找一点Ⅳ,使DⅣ∥平面?23?。
“消点法”在初中几何解题的初探
【摘要】历史上数学家在解几何中一直寻找着像解代数一样的通用公式,直
到近代机器的发明,这样的系统才得以快速发展,我国数学家张景中院士以他的
面积法发展起来的消点法使得机器证明几何得以实现。本文就简单介绍此法在中
学几何中用纸笔解题的应用。
【关键词】几何;机器证明;消点法
在数学的历史长河中,数学家一直都希望像解代数一样为几何问题寻找一套
公式,使得解几何像解代数问题一样套用公式,数学大师笛卡尔、莱布尼茨、希
尔伯特等科学巨匠为此曾付出大量心血,但未能找到有效的途径。而今特别是现
在电子计算机的出现,人们更希望机器能代替人类成批地解决几何问题。
电子计算机的出现,大大促进了此领域的发展,早在50年代,美国数学家
阿尔弗雷德?塔斯基就用代数方法证明初等几何机械化的可能性,但直到70年
代,这种方法仍未曾得到很好的发展。在这种以机器证明几何问题思维研究的发
展中,我国的张景中院士以他多年来研究并发展的几何新方法(面积法)为基本
工具,提出了消点法思想,并且和周咸山、高小山合作,于1992年突破了这项
难题,从而实现了几何定理可读性证明的自动生成,此法不以坐标为基础,也不
同于传统的综合方法,此方法以几何不变为前提,把几何、代数逻辑和人工智能
方法结合起来所形成的开发系统。用最初有限的基本几何不变量与一系列作图规
则并且建立有限的一系列与这些不变量和作图规则有关的消点公式,把命题的前
提以作图语句的形式输入,自动化程序就可以调用相应的消点公式把结论中的约
束关系逐个消去,最后得出结论,把消点的过程记录起来并且与相应的消点公式
结合,就是一个具有几何意义的证明过程。
可喜的是此法亦可由人用笔在纸上执行,我们称为的消点法,消点法把证明
与作图联系起来,把代数演算与几何推理密切相联,从而几何解题的逻辑性增强
了,把初等几何解题从只运用四则运算的层次推进到代数方法的阶段,几何证题
亦有了以不变应万变的模式。
既然消点法是在面积法的基础上发展起来的,那么下面列出消点法要用到的
公式定理:
1、共边定理
有一条公共边的两个三角形,叫做共边三角形。共边三角形的面积比可以转
化为线段的比。下面来介绍共边定理。
设直线AB 与直线PQ交与M,则
2、共角定理
若∠ABC和∠A’B’C’相等或互补,则有
例1 求证:平行四边形对角线相互平分。
分析 (1)任取不共线的三点A,B,C;
(2)取点D使AD//BC,DC//AB;
(3)取AC,BD的交点O;
下面是消点法的分析过程:
把图中五个点分为三组:第一组为A,B,C我们把这组的点叫做自由点,
这些点不受到其它条件的约束(前提条件A、B、C不共线)。
第二组为D(此点由第一组约束产生,条件如分析(2))。
第三组为点O,有了前面四个点才有O。
我们把第一组叫做自由点,后两组叫做约束点,也就是由自由点约束产生的。
这种点之间的制约关系,对解题至关重要。
要证明的结论是AO=OC,即AO:CO=1。因而解题思路是:要证明的等式
左端有三个几何点A,C,O出现,右端却只有数字1,若想办法把字母A,C,
O统统消掉。首先着手从式子AO:CO中消去最晚出现的点O,想消去一个点,
首先得看此点的来历,以及其在何种几何量中出现。点O是由AC,BD相交而
产生的,可用共边定理消去点,下一步轮到消去D,根据D的来历:AD//BC,
故S△CBD=S△ABC,DC//AB,故S△ABD=S△ABC,得。
证明:由 ,即证。
例2 平行于三角形ABC的BC边的直线交三角形AB,AC边于E、D,分
别连接BD,CE相于点F,AF的延长线交BC于G,求证:BG=CG。
分析:
(1)任取不共线三点ABC。
(2)在AB,AC上取点E、D,使得ED//BC。
(3)取BD、CE的交点F。
(4)取BC与AF的延长线的交点G。
于是点的关系及顺序就明确了,先有A、B、C,再有E、D,再有F,G。
欲求BG=GC,只要 。根据例1可知,后出现的点一般先消去,在此式中,左边
有B、C、G三点,点G是最后出现的。
于是 (G点是由BC和AF相交产生的,可利用共边定理首先消去G点。)
在上式右式中,有字母A、B、C、F。最晚出现的是F,我们想办法消去F。
由 ,
于是 (消去了点F)
又因为ED//BC,所以 ,
即
最后得 ,证毕。
从上例可以看出:题目中的条件如果可以用尺规作图表示出来,且结论可表
成常用的几何量(包括面积、线段及角的三角函数)的多项式等式,就能用消点
法一步一步地写出解答。如果我们想消去某点P时,首先看P是如何产生的,
也就是与其它点是何种关系;二是P处在哪种几何量中,由于作图法只有有限种
(设为N种),几何量也只有有限个(设为M个),故消点法方式不会超过M×N
种,这就是消点法解几何题以不变应万变模式的基本依据。