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剖析瓜豆原理,探究动点轨迹

2021-06-21宋璨

数学教学通讯·初中版 2021年5期

宋璨

[摘  要] “瓜豆原理”是解析主从联动轨迹问题重要的数学原理,解析过程涉及几何旋转、相似、全等、共线等几何知识,综合性极强. 探究时要挖掘动点关联,确定动点轨迹,实现问题的静态转化. 文章将深入剖析“瓜豆原理”,探究轨迹模型,总结方法策略,应结合实例应用探究,并深入反思.

[关键词] 瓜豆原理;轨迹;整体思想;主从关系;相似

几何动点是初中数学的重难点问题,把握动点轨迹是问题突破的关键. 部分问题中往往描述的是动点P,但最终需要探究另一点Q,实际上两点之间是“主从”关系,其中隐含了数学的“瓜豆原理”,即由古语“种瓜得瓜,种豆得豆”衍生出的“种”圆得“圆”,“种”线得“线”. 深入探究“瓜豆原理”,提炼轨迹模型,对于相关几何动点问题的突破有一定帮助,下面逐步探究.

问题引例

例题 如图1所示,点P是⊙O上的一个动点,点A为定点,连接AP,设AP的中点为Q.

探究 当点P在⊙O上运动时,点Q的轨迹是什么?

分析 点Q是始终是AP的中点,点P和Q之间是“主从”运动关系,联想物理上的“连杆”,可猜想点Q的轨迹也是圆. 实际探究时可连接AO,取AO的中点为M,则点M就是动点Q轨迹的圆心,再连接PO和QM,如图2所示. 分析可知△AQM和△APO为相似三角形,且相似比为AM∶AO=1∶2,可推知QM= OP,即显然任意时刻上述三角形相似关系均成立,则点Q的轨迹为圆,且半径为 OP.

总结 点P和Q运动过程中,始终有点A,Q,P三点共线,且QM= OP. 从几何视角分析可知,动点Q的轨迹为点P轨迹的成比例缩放. 对于主从动点问题,可从动点之间的相关关系来分析……

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