反客为主,化难为易
2022-07-25王益玲李先兵
王益玲 李先兵
反客为主是一种非常规的思维方式,是在解决问题的过程中将常量视为变量,把静态视为动态,从而达到转化矛盾,巧妙解题的目的.关于将常量视为变量的例子相对较多,读者也一定有自己的理解,本文不再赘述.而动态几何遍地开花的题海中,当动态部分过多,干擾解题时,可以根据辩证唯物主义的思想,将动态和静态互易,反客为主,往往可以找到解题思路.下面举例说明.
例1 如图1,在边长为1的菱形ABCD中,∠ABC=60°,将△ABD沿射线BD的方向平移得到△A′B′D′,分别连接A′C,A′D,B′C,则A′C+B′C的最小值为.
分析 此题中求两条线段和的最值问题,是初中几何经典问题之一,将两条线段转移为一条两端点固定的折线,是常用的解题策略.此题中A′,B′相对于C而言同时进行相同的平移变换(图2),即△BCD固定时,A′,B′均沿着射线BD的方向平移BB′,利用运动的相对性,能否将△ABD固定,△BCD沿着上述相反的方向平移呢(图3)?探究后不难发现,两者的运动是完全一致的.
所以 A′C+B′C
=AC′+BC′.
利用经典问题——将军饮马,作B关于直线CC′的对称点B″,连接AB″(图4).
则(A′C+B′C)min
=(AC′+BC′)min
=AB″=3.
注 此题中的难点在于两个动点A′,B′和一个定点C组成的线段和,利用反客为主巧妙地减少动点个数,将问题转化为经典数学问题——将军饮马.
例2 如图5,边长为3的等边△ABC的顶点在x轴的正半轴上移动,∠AOD=30°,顶点B在射线OD上随之移动,则顶点C到原点O的最大值为.
分析 此问题可以简化为30°角的内部放置了一个定边长的正△ABC,图6求顶点C到角的顶点O距离的最大值.∠AOB是静态图,△ABC是动态图,由于动态元素过多,无法寻到突破口,现将△ABC固定,将∠AOB动起来,显然线段AB是定长3,∠AOB是定角30°,则O的轨迹是以E为圆心,3为半径的优弧(如图6).
所以当O,E,C共线时,OC达到最大值,最大值为33+3.
注 初看此题,会探索点C的轨迹,而后发现点C的轨迹既不是直线,也不是弧,探索戛然而止.由于动态元素过多,利用反客为主,化动为静,柳暗花明,寻到出路.
例3 如图7,∠AOB=45°,点M,N在边OA上,OM=x,ON=x+4,点P是边OB上的点,若使点P,M,N构成等腰三角形的点P恰好有两个,则x的值是.
分析 以MN为一边的等腰△MNP,点P必在分别以M,N为圆心,MN为半径的⊙M,⊙N上或MN的中垂线上,简称P必在“两圆一线”上(如图8).换言之“两圆一线”与射线OB恰有两个公共点时,符合该题条件.然而线段MN及两圆一线均为动态元素,给探索过程增加了难度.不难发现此时静态元素只有∠AOB的两边,我们不妨联想到反客为主,将∠AOB的OB边沿射线OA的反方向平移,线段MN及两圆一线即为静态元素,这样大大降低了探索的难度,简化了探索的过程.
画图可得,此题中的四个临界情况时,射线OB对应的位置如图9,分别记作l1,l2,l3,l4,对应的x的值分别为
23-2,
42-4,4,42.
故符合条件的x的值为:
23-2,42,
42-4<x≤4.
注 此问题中操作的思路明确,但由于动态元素过多,大大增加了探索难度.利用反客为主既降低了探索的难度,又简化了探索的过程.
几何动态问题是重视知识形成过程理念下的产物,探索知识的形成过程,也是培养学习能力的内在要求.因此在几何动态背景下,探索几何图形间的位置和数量关系,必是学生学习的重点,当动态元素过多时,可以反其道而行之,从辩证的角度,将动态视为静态,从而转化矛盾,找到问题的突破口或简化探索的过程.