书城教材教辅初中生如何有效地提高学习成绩
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第22章 数学实用学习法(4)

⑦命题的结论涉及的对象无限。

后两种情形在代数、三角等学科中用得多,几何中极少出现。

以下举例说明怎样用反证法证题。

例1:在平面内,如果两条直线都和第三条直线平行,那么这两条直线也互相平行。

已知:直线a,b,c在同一平面内,a∥b,c∥b

求证:a∥c

证明:如图4-12,假设直线a,c不平行,即相交,设交点为P,则在同一平面内,由a∥b,c∥b得到过P点有两条直线a和c都与直线b平行,这与平行公理“经过直线外一点有且只有一条直线和已知直线平行”相矛盾,这说明前面假设的直线a,c相交是错误的,即a,c不平行是错误的,因此,直线a∥c.

例2求证:一个三角形中至少有一个内角大于或等于60°.

已知:△ABC.

求证:∠A,∠B,∠C中至少有一个≥60°.

证明:如图4-13,假设∠A,∠B,∠C都不大于或等于60°,即都小于60°

即∠A<60°

∠B<60°

∠C<60°

三式相加,得

∠A+∠B+∠C<180°。

这与定理“三角形的三内角之和等于180°”相矛盾,所以,三角形的三个角都不大于或等于60°的假设是错误的,故一个三角形中,至少有一个内角大于或等于60°.

7.解题方法(七):辅助元素法

通过添设某种辅助元素(辅助线、辅助图形、辅助变量、辅助多项式、辅助方程、辅助函数、辅助不等式等),使数学题得以简化或易于求解的方法,通常称为辅助线元素法。

这里,从初中数学的实际出发,重点讨论平面几何中添设辅助的若干方法。

添设辅助线的基本思想,在于通过添设辅助线,或是把有关的几何元素相对地集中起来,便于运用图形的性质;或是造就一个新图形,把已知和未知联系起来,使思路畅通;或是发掘题目中的隐含条件,为进一步解答创造条件。

循着上述基本思想,添设辅助线的常见途径有:连结两已知点或特殊点;延长某已知线段;过已知点作某直线的平行线;过已知点引某直线的垂线;过已知点引圆的切线;添设满足结论要求的线段;等等。

例1四边形ABCD中,AC=BD,E、F分别是AB、CD的中点,设AC与BD相交于O,EF交BD于M,交AC于N.求证:

OM=ON

分析:结论中的OM和ON是△OMN的两条边,与已知条件没有直接联系。考虑到题中涉及线段的中点,不妨添设△ABD和△ACD的中位线一试。

证明取AD的中点P,连结PE,PF(如图4-14示),在△ABD和△ACD中,由中位线定理,得

PE∥12DB,PF∥12AC①

∴∠OMN=∠PEF②

∠ONM=∠PFE③

依题设,AC=BD,所以由①式即得

PE=PF

∴∠PEF=∠PFE④

比较②,③,④式,有

∠OMN=∠ONM

∴OM=ON

例2AB为⊙O的直径,C为⊙O上一点,AD和过C点的切线相交于D,和⊙O相交于E.如果AC平分∠DAB;

(1)求证:∠ADC=90°;

(2)若AB=2r,AD=85r,求DE.

分析:(1)联想切线的性质定理,可添设⊙O的半径OC,证AD∥OC.(2)联想切割线定理,要求DE,只需求CD;在Rt△ACD中,又只需求AC;观察AB、AD和AC在图中的位置,可连结BC,利用△ABC∽△ACD进行推求。

解(1)依题设,CD是⊙O的切线,连结OC(如图4-15),则

OC⊥CD

∵OA=OC∴∠OCA=∠OAC

∵∠OAC=∠CAD

∴∠OCA=∠CAD

∴AD∥OC∴AD⊥CD

∴∠ADC=90°

(2)连结BC,则∠ACB=90°.在Rt△ABC和Rt△ACD中,∠BAC=∠CAD,所以△ABC∽△ACD,有ABAC=ACAD

∴AC2=AB·AD=2r·85r=165r2

在Rt△ACD中,由勾股定理,得

CD2=AC2-AD2=165r2-6425r2=1625r2

从而,由切割线定理,得

CD2=DE·AD

∴DE=CD2AD=1625r28〖〗5r=25r

上面两个例子,通过连结两已知点或特殊点,把已知与未知联系起来,使原题得以解出。由此可以看出,同一个题目常常可以从不同的角度,添设不同的辅助线。为此,解题时应通过多方面的分析和比较,谋取简便的解题思路。

连结两已知点或特殊点,是添设辅助线的一种基本方法,应用十分广泛,常用的有以下途径:

(1)已知三角形两边的中点,常添设中位线,以便利用中位线定理产生新的等角,并使原三角形的第三边作减半平移。

(2)已知梯形两腰的中点,常添设中位线,以造成长为两底和一半的新线段或新的等角。

(3)已知直角三角形斜边的中点,常添设斜边上的中线,以利用直角三角形斜边上的中线等于斜边一半的性质,把有关线段或角联系起来。

(4)遇有已知直径的图形,常把圆上某点同直径两端连结起来,以利用直径上的圆周角是直角的性质。

(5)对于两圆相交问题,常连结连心线或公共弦,以便利用连心线垂直平分公共弦及弦所对的弧的性质,并把圆周角、圆内接四边形的外角和内对角等联系起来。

(6)遇有切线问题,常把切点(或切线上某已知点)与圆心连结起来,以造成直角或利用切线长定理、切割线定理等。

对于以上各种情形,如果图形中只有一个已知点,则可按上述思想在图形中取定所需的点。

六、数学选择题的几种解法

选择题由题干和选择支两部分构成。一般情况下,题干是题目的条件,选择支是备选的结论,也就是备选答案。数学选择题一般都规定“在本题的四个备选答案中,只有一个是正确的”,这类选择题叫做四选一的单项选择题。

解答选择题和解答其他数学题目一样,要注意认真审题,弄懂题意,探求解题思路,给出题解,检验题解是否正确。由于选择题有自己的特点,根据它的特点,在解题方法上有它特殊的地方。

首先选择题给出几个备选答案,其中既有正确答案,又有错误答案,这就使题目既具有暗示性,又具有迷惑性,只需从四个答案中选择出正确的那个就可以了。

其次,作为单项选择题,所设的备选答案只有一个是正确的,因此可以这样考虑,如果能确定某个备选答案是正确的,那么其他的备选答案一定都是错的。从另外一个角度考虑,如果能确定某些备选答案是错的,直到只剩下一个备选答案(即使对它的正确性一无所知),那么这个答案一定是正确的。

由这些特点出发,解选择题经常用以下几种方法:

1.解法(一):直接法

直接法就是从题目所给的条件出发,通过分析、推理、计算,得出结论,从而确定哪个备选答案是正确的。直接法是解选择题的基本的方法,也是最常用的方法。

例1当m<0时,m2m的值为().

(A)-1(B)1

(C)-m(D)m

分析:由于m<0,所以m2=-m,那么m2m=-mm=-1.故应选(A)。

例2如果1是关于x的方程x2+2kx-3k2=0的根,那么k的值是().

(A)0(B)-1或13

(C)1或-13(D)1或-1

分析:由于1是方程x2+2kx-3k2=0的根,所以1满足这个方程,把1代入,得1+2k-3k2=0.解这个关于k的方程,得k=1或k=-13.故应选(C).

小结:由上面的例子可以看出,利用直接法解选择题和解一般的求解题有许多相近的地方,好像解完题后在备选答案中对答案。

这里有一点要提醒注意,利用直接法解选择题,解得的结果不在备选答案中,当然可以判断解题过程一定是错的。如果解得的结果在备选答案中,是正确还是错误,还应进行认真核对。因此,解选择题的解题过程也要特别注意正确性。

2.解法二:筛选法

由于单项选择题的备选答案只有一个是正确的,所以可以通过确定三个备选答案是错误的,从而确定剩下的一个备选答案是正确的方法来解题。这种解选择题的方法叫做筛选法。

例1:关于x的方程x2-ax-a2=a2的解是().

(A)-a,2a(B)-a,-2a

(C)a,2a(D)a,-2a

分析:将x=a代入原方程,得左=-a2≠右,故可排除(C)、(D);在(A)和(B)中必只有一个是正确的,所以不必再代入-a,而可将-2a代入原方程,同理左=5a2≠右,从而又排除了(B),故应选(A).

说明:本题用直接法也不困难,x2-ax-2a2=0,即(x-2a)(x+a)=0,所以,x=2a,x=-a,故选(A).所以解答选择题并没有固定的方法,要因题而异,选择较优的方法。

例2:二次函数y=ax2+bx+c的图象如图所示,那么结论()正确的.

(A)a>0,bc>0

(B)a<0,bc>0

(C)a>0,bc<0

(D)a<0,bc<0

分析:由于y=ax2+bx+c的图象开口向下,所以a<0,可以排除备选答案(A)、(C)。由于y=ax2+bx+c的图象与y轴交于正半轴,所以c>0。而对称轴x=-b2a<0,b<0。b、c异号,可排除备选答案(B)故应选(D).

3.解法(三):验证法

单项选择题的备选答案只有一个是正确的,如果能将备选答案逐一代入题目中去验证,从而确定答案,这种解选择题的方法叫做验证法。

例1方程5x-1=2-x-1的根是().

(A)4(B)3(C)2(D)1

分析:本题可以利用直接法来解,但运算量较大。由于题目中的备选答案给出了具体数值,可以将它们逐一代入,确定正确的答案。x=4,x=3,x=2均不能使方程成立,而x=1时方程成立。故应选(D).

例2已知y=(m-1)xm2-m-1是反比例函数,则m的值为().

(A)1(B)0(C)-1(D)2

分析:本题可以根据反比例函数的概念,采用直接法来解。如果采用验证法,则更为简单。

把m=1代入到函数的解析式中,得y=0·x-1,显然不符合反比例函数的定义。

把m=0代入到函数解析式中,得y=-x-1,它符合反比例函数的定义,故应选择(B).

为了保险起见,可用m=-1,m=2再验证一下,均不是反比例函数。

4.解法(四):特殊值法

特殊值法是依据命题在一般情况成立,那么在其特殊情况下也肯定成立的原理,在题目给出的条件的范围内,用特殊值代替字母,进行分析、运算、推理,去伪存真,选择正确的结论。

例1一元二次方程x2+px+q=0,当

p>0,且q<0

时,方程的().

(A)两根都是正数

(B)两根都是负数

(C)两根异号,且正根的绝对值大

(D)两根异号,且负根的绝对值大

分析:因为p>0,q<0,所以可设p=1,q=-2,于是可得x2+x-2=0.解得两根为x1=1,x2=-2,显然应选(D).

例2一次函数y=kx+b的图象经过点(m,1)和(-1,m),其中m>1,则k、b应满足的条件是()。

(A)k>0且b>0

(B)k<0且b>0

(C)k>0且b<0

(D)k<0且b<0

分析:运用特殊值法,因为m>1,所以可设m=2,于是可得P(2,1),Q(-1,2),如图4-17,一次函数的图象过第一、二、四象限,即k<0且b>0,故选择(B).

说明:本题还采用了数形结合的方法,由数到形,再由形到数,解法简捷。

七、用数学思想巧解综合题