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从几何角度思考数学问题

2019-08-22曾一凡

消费导刊 2019年5期
关键词:二次曲线数形椭圆

曾一凡

引言:对有些数学问题,从几何的角度去分析研究,或许能有新的发现,从而得到更加形象的理解。下面,笔者将从几道椭圆问题出发,谈一谈数形结合对数学问题理解的帮助,看一看数形结合的思想又是如何应用在极限等更广泛数学领域上的。从而进一步剖析思维如何从中得到锻炼,数学素养又是如何提高的。

从以上解法不难看出,一切解题过程都顺理成章,思维难度不大,属于高中生必须掌握的解析几何技巧。然而,这种做法并不形象,学生只是利用固定方法,套用公式,机械的计算罷了,并不能理解这个定理的内涵。

再看下述证明,如果从几何角度来看这道题,思路似乎清晰了不少。

若仔细思考该定理的内容,我们可以把该结论改写为:从椭圆的一个焦点出发射出一束光,打到椭圆的壁上后一定反射到另一个焦点上。

如果这样提问,问题似乎很生动更形象了,随之而来的,是一个非常有趣的解法,其中用到了椭圆的第一定义:

平面内与两定点的距离的和等于常数的动点的轨迹叫做椭圆。

首先有引理

我们可以惊异的看出,第二种方法似乎简单了不少,这种证明只涉及到了椭圆的第一定义,证明过程甚至没有代数数字出现,而且,该证明过程极大的锻炼了逻辑能力,也让学生体会到了数学之趣。

虽说两种方法都解决了这个问题,但它们体现的思维性却是不一样的。但是只用一个例子不能很好说明数形结合在数学问题中的作用。所以,用来论证数形结合的重要性还略显不足,所以需要继续将思维深入,看看在其他问题上会有什么结果。

归纳总结:从这道例题我们可以看出来由事物的几何性状入手,采用数形结合的思考方式,会让我们对二次曲线的问题有着更加深刻的理解。如果熟练运用这种技巧,高考中最难的解析几何问题就迎刃而解了。

结束语:许多题目实质上蕴涵着丰富的科学思想和内涵,而用数形结合的办法解决问题往往可以帮助我们接触到问题的实质。很多代数化的解法只是它的表现形式而已。通过几道简单的小题,可以理解到很多深层次的东西,从二次曲线到极限,从代换到放缩,切入的角度不同,但我们的解题方法相同——也就是数形结合。在数学问题上,其实有很大一部分题目是需要数形结合的,毕竟很多时候我们遇到的问题,会有机会让我们思考其中的几何意义。因此,只有具备了数形结合的思维和足够的数学敏感度,才能够将难问题迎刃而解。

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