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图形问题中的数学思想

2016-03-03朱志伟

初中生世界·七年级 2016年2期
关键词:正方体题意线段

《义务教育数学课程标准(2011版)》明确了将“数学的基本思想”作为“四基”目标之一,进一步明确了数学思想在数学教育中的地位.数学思想是数学的灵魂和精髓,在学习“平面图形的认识(一)”这一章时,同学们了解、掌握和运用相关的数学思想方法,有利于提高数学学习的效率,开发智力,培养数学能力,培养解决实际问题的能力.下面通过举例予以说明.

一、 转化思想

有些数学题目,初看觉得无从下手,但若能转化解题思路,问题便能顺利得到解决.

例1 一只蜘蛛在一个正方体的顶点A处,一只蚊子在正方体的顶点B处,如图1所示,现在蜘蛛想尽快捉到这只蚊子,那么它所走的最短路线是怎样的,在图上画出来.

【简析】将正方体展开,A、B的位置如图2所示,连接AB,根据“两点之间,线段最短”,可知线段AB就是符合条件的最短路线,在正方体上这样的最短路线不止一条.

二、 方程思想

在处理有关角的大小、线段大小计算时,借助方程来求出未知量是一种重要策略.

例2 如果一个角的补角是150°,求这个角的余角.

【简析】若设这个角的大小为x,则这个角的余角是90°-x,于是由这个角的补角是150°可列出方程求解.

解:设这个角的大小为x,则这个角的余角是90°-x,根据题意,得

180°-x=150°,解得:x=30°,

即90°-x=60°.

故这个角的余角是60°.

例3 已知线段AC∶AB∶BC=3∶5∶7,且AC+AB=16 cm,求线段BC的长.

【简析】在本题中,可设AC=3x cm,则AB=5x cm,BC=7x cm.因为AC+AB=16 cm,所以3x+5x=16 cm,解得x=2,因此BC=7x=14 cm.

例4 如图3,直线AB、CD相交于点O,OE平分∠BOC,OF⊥CD,若∠EOB∶∠BOD=3∶2,求∠AOF的度数.

【简析】在本题中,可设∠EOB=3x,∠BOD=2x,因为OE平分∠BOC,所以∠EOC=3x,因直线CD,则3x+2x+3x=180°,解得x=22.5°,所以∠BOD=2x=45°.因为OF⊥CD,直线AB,所以∠AOF=45°.

三、 数形结合思想

数形结合,由数思形,以形思数,使某些抽象的数学问题直观化、生动化、简单化,变抽象思维为形象思维,有助于同学们把握数学问题的本质.

例5 已知线段AB,在BA的延长线上取一点C,使CA=3AB.

(1) 线段CB是线段AB的几倍?

(2) 线段AC是线段CB的几分之几?

【简析】本题的呈现方式是图形式,而设问内容却是一个数量问题.如果同学们不画出图形就不容易发现其数量关系,而一旦将画图视为自觉行为,其数量关系就会一目了然.这正是数形结合思想的具体体现.

参考答案:(1) 4倍;(2) .

四、 分类讨论思想

物以类聚,人以群分,数学中的问题也是一样,在许多情况下,通过分类既可以避免出错,又可以训练我们的思维.

例6 在一条直线上有A、B、C三点,M为线段AB的中点,N为线段BC的中点,若AB=3,BC=2,试求线段MN的长.

【简析】根据题意只能确定A、B、C三点在同一条直线上,但不能确定它们的顺序,因此要分情况讨论.

解:(1) 当点C在线段AB外时,如图4所示,

MN=(AB+BC)=(3+2)=2.5;

(2) 当点C在线段AB上时,如图5所示,

MN=(AB-BC)=(3-2)=0.5.

例7 已知∠AOB=100°,∠BOC=60°,OM平分∠AOB,ON平分∠BOC,求∠MON的度数.

【简析】根据题意∠AOB与∠BOC有一公共边OB,边OA与边OC的位置不能确定,因此要分情况讨论.

解:(1) 当边OC在∠AOB外时,如图6所示,

∠MON=(∠AOB+∠BOC)

=(100°+60°)=80°.

(2) 当边OC在∠AOB内时,如图7所示,

∠MON=(∠AOB-∠BOC)

=(100°-60°)=20°.

例8 有四个点A、B、C、D,经过其中每两个点画直线,可以画出几条?

【简析】条件中没有明确4个点或其中3个点是否在同一条直线上,因此应分情况进行讨论.

解:(1) 当A、B、C、D四个点在同一条直线上时,只可以画出1条直线,如图8所示.

[图8]

(2) 当A、B、C、D四个点中有3个点在同一条直线上时,可以画出4条直线,如图9所示.

[图9]

(3) 当A、B、C、D四个点中任意3个点都不在同一条直线上时,可以画出6条直线,如图10所示.

[图10]

例9 AB、AC是同一条直线上的两条线段,M在AB上且AM=AB,N在AC上且AN=AC,线段BC和MN的长度有什么关系?请说明理由.

【简析】根据题意可知,线段AB、AC是同一条直线上的两条线段,但是线段AB、AC的位置不确定,也就是说A、B、C三点的位置不确定,因此应分B、C在A点的同侧和B、C在A点的两侧两种情况讨论.

解:BC=3MN,理由如下:

(1) 当B、C在A点同侧时,如图11所示,

MN=AM-AN=AB-AC

=(AB-AC)=BC,

即BC=3MN.

[图11]

(1) 当B、C在A点两侧时,如图12所示,

MN=AM+AN=AB+AC

=(AB+AC)=BC,

即BC=3MN.

[图12]

因此线段BC的长度是MN的3倍.

以上介绍了4种常见的数学思想方法,数学思想方法还有很多,限于篇幅,这里不再一一赘述,但需要提醒同学们的是,数学思想方法不是靠老师灌输的,而是由自己不断反思、体悟出来的,脱离了问题来谈数学思想方法是毫无意义的.另外,各种思想方法并不是相互孤立地发挥作用,有时需要多种思想方法共同起作用才能解决问题.笔者认为,从初一开始就注重数学思想方法的学习,将为今后的学习打下坚实的基础,从而受益终生.

(作者单位:江苏省吴江区实验中学)

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