巧建坐标系 妙解几何题
——与笛卡尔的“时空对话”
2022-06-21文/周炼
初中生世界 2022年23期
文/ 周 炼
相传法国哲学家、数学家笛卡尔有一天卧病在床,正思考着如何将几何与代数相结合,此时一只蜘蛛在墙角来回移动。笛卡尔突发奇想,将蜘蛛看成一个点,墙角的线看成数轴,坐标系的雏形便应运而生,代数与几何之间也架起了一座桥梁。那么,老师想问问同学们,当你们遇到几何问题时,会从代数角度去思考吗?今天我们不妨也将“点”视为“蜘蛛”,看看能否打开研究几何问题的新视角。
一、确定“蜘蛛”的位置
例1如图1,小明手中有一张矩形纸片ABCD,AB=4,AD=9。点K在这张矩形纸片的边AD上,DK=3,将纸片折叠,使AB落在CK所在直线上,折痕为HI,点A、B分别落在点A′、B′处,小明认为B′、I、D三点共线,他的判断是否正确,请说明理由。

图1
【思路分析】这三只“蜘蛛”B′、I、D共线吗?我们可以选择其中两个点求出其直线表达式,然后将第三个点代入验证即可。本题中矩形的几何背景与相似关系为这样的做法提供了保障。建立如图2 所示的平面直角坐标系,过点B′作B′B″⊥BC,利用相似的有关知识可以求得,从而求得直线B′I的表达式为,再将点D(9,4)代入该直线表达式中,得,所以B′、I、D三点不共线。

图2
【归纳总结】平面直角坐标系的“定位”功能是刻画并确定点的位置最有力的工具。以后,我们在遇到描述点的位置问题时,在条件允许的情况下就可以考虑通过建立平面直角坐标系解决问题。
二、计算“蜘蛛”间的距离
例2如图3,矩形ABCD中,AB=6,AD=6,点E在AB上,且AE=2。将该矩形沿EF折叠,使点B恰好落在AD边上的点P处,连接PB交EF于点G,连接PF、DG,它们相交于点H,求HD的长。

图3 ……p>
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