APP下载

有感于《绕来绕去的向量法》

2015-03-10倪丹红

中学数学杂志(高中版) 2015年1期
关键词:外接圆共线同理

倪丹红

最近看了张景中、彭翕成所著的《绕来绕去的向量法》.首先是这个书名吸引了我.为什么是绕来绕去的呢?看了前言才明白是怎么回事.书中主要介绍了回路法,适当选择回路,是向量解题的基本方法.这也是本书书名的由来.

前言的主要内容是五个例题,而这几个例题也是我们教师平时教学中比较常见的题目.每个例题都是先给出某些杂志的求解证明方法,后又给出利用回路法的简便之法,体现了向量回路解题的独特之处,会让人有种茅塞顿开的感觉,不愧为大师之手笔.

图1其中的例5就是人教A版教科书上的一个例题:如图1,在平行四边形ABCD中E和F分别为AD和CD的中点,连接BE和BF交AC于点R和T,求证:R和T分别为AC的三等分点.

书中原解:第一步,建立平面几何与向量的关系,用向量表示问题中的几何元素,将平面几何问题转化成向量问题:设AB=a,AD=b,AR=r,AT=t,则AC=a+b.

第二步,通过向量运算,研究几何元素之间的关系:由于AR与AC共线,所以,我们设r=n(a+b),n∈R,又因为EB=AB-AE=a-12b,ER与EB共线,所以我们设ER=mEB=m(a-12b).因为AR=AE+ER,所以r=12b+m(a-12b).因此n(a+b)=12b+m(a-12b),即(n-m)a+(n+m-12)b=0.

由于向量a和b不共线,要使得上式为0,必须n-m=0,

n+m-12=0,解得n=m=13.所以AR=13AC,AT=23AC.

第三步,把运算结果“翻译”成几何关系:AR=RT=TC.

其实这是一个初中生很容易解答的题目(易证△ATB∽△CTF,从而ATCT=ABCF=2),到了高中反而越来越复杂了.相比较而言,向量法则显得繁琐了很多.这样的证明给我们不少老师带来了疑惑,在教学中不知道如何很好地向学生解释课标中所谓的“向量法的先进性”.而利用本书中提到的回路法则非常简单,可证如下:

AT+TB=AB=DC=2FC=2FT+2TC.根据平面向量基本定理得AT=2TC,故点T为AC的三等分点.同理点R为AC的三等分点.

从这可看出,不是向量法本身有问题,而是没有正确使用向量法来解题.向量具有几何形式和代数形式的“双重身份”,这也是将向量引入中学教材的一个重要原因.

下面和大家一起来分享书中的几个简单例题,是关于我们平时教学中碰到的一类问题:根据题中已知条件,求参数值.

(书中P41例319)△ABC外接圆圆心为O,两条高交于H,OH=m(OA+OB+OC),求m.(2005年全国高考试题)

原解如图2,设D是BC中点,则OH=m(OA+OB+OC)=mOA+2mOD,所以OA+AH=mOA+2mOD,AH=(m-1)OA+2mOD;而AH·BC=(m-1)OA·BC+2mOD·BC=0,即0=(m-1)OA·BC+0,所以m=1.

这种解法没有错,但却走了弯路,当得到OA+AH=mOA+2mOD后,应该由平面向量基本定理立刻得出m=1.

解法三图6如图6,分别过点O作AC与AB的平行线交AB、AC的延长线于点F、E,则AFOE为平行四边形,取AC的中点D,由BC=27及正弦定理得到外接圆的半径AO=2321,则DO=533.在△DOE中,∠DEO=60°,则EO=103,DE=53,进而EOAB=56,得到EO=56AB,同理AE=43AC,所以AO=AE+EO=56AB+43AC,得到λ1=56,λ2=43,则λ1+λ2=136.

在此,相比较而言几何法比坐标法要方便.

猜你喜欢

外接圆共线同理
平面内三点共线的“向量”素描
向量的共线
同理心:“走心”的理解,胜过千言万语!
老来更明同理心
平面向量中两个共线定理的运用
避免同理心耗竭
仅与边有关的Euler不等式的加强
欧拉不等式的一个加强猜想的验证
滑落还是攀爬
一道IMO试题的另解与探究