李小龍
一般地,當(dāng)我們拿到一個(gè)問(wèn)題,經(jīng)過(guò)苦思冥想而又一籌莫展時(shí),我們不妨“退一步”,將問(wèn)題轉(zhuǎn)向特殊化.通過(guò)探尋、摸索、嘗試,解決它的一個(gè)或幾個(gè)特例,為探索解題途徑提供線索和積累經(jīng)驗(yàn),推測(cè)一般思路,這就是特殊化的思維方法.正如美國(guó)數(shù)學(xué)教育家波利亞所說(shuō):“注意對(duì)特殊情況的觀察,能夠?qū)е乱话阈缘臄?shù)學(xué)結(jié)果,也可以啟發(fā)出一般性的證明方法.”不僅代數(shù)問(wèn)題可以運(yùn)用特殊化的方法求解(通常是對(duì)字母取特殊值),實(shí)際上幾何問(wèn)題也可以運(yùn)用特殊化的方法求解.如取特殊點(diǎn)、選取圖形的特殊位置.將圖形特殊化,可以起到化難為易、化繁為簡(jiǎn),收到事半功倍之效,彰顯了特殊化的思維方法在解答幾何問(wèn)題時(shí)的魅力.
一、取特殊點(diǎn)
線段的端點(diǎn)、線段的中點(diǎn)、多邊形的頂點(diǎn)、對(duì)角線的交點(diǎn)等都是特殊點(diǎn).如果點(diǎn)的位置沒有限制,取這些特殊點(diǎn),往往會(huì)收到意想不到的解題效果.
例1.如圖1,點(diǎn)P是矩形ABCD的邊AD上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),矩形的兩條邊AB、BC的長(zhǎng)分別為3和4,那么點(diǎn)P到矩形的兩條對(duì)角線AC、BD的距離之和是( )
A. B.
C. D.不確定
解析:由于點(diǎn)P是邊AD上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),不妨取點(diǎn)P與點(diǎn)A重合時(shí)的情形,此時(shí)點(diǎn)P到AC的距離為零,到BD的距離為AE.因此點(diǎn)P到矩形兩條對(duì)角線AC和BD的距離之和就等于點(diǎn)A到BD的距離AE,這個(gè)距離為Rt△ABD的斜邊BD上的高.由勾股定理不難求出BD=5.根據(jù)Rt△ABD的面積不變,得 ×3×4= ×5·AE.所以AE= .答案選A.
點(diǎn)評(píng):本題的常規(guī)解法是利用面積法求解,即過(guò)點(diǎn)P作PM⊥AC于M,PN⊥BD于N,過(guò)點(diǎn)A作AE⊥BD于E,連接PO,如圖2所示,根據(jù)S△AOP+S△DOP=S△AOD求解.另外,本題也可取點(diǎn)P與點(diǎn)D重合時(shí)的情形,與點(diǎn)P與點(diǎn)A重合時(shí)的情形具有異曲同工之效果.
二、取特殊圖形
特殊圖形有很多特殊的性質(zhì),方便使用.對(duì)于一般圖形,在不改變?cè)瓎?wèn)題答案的基礎(chǔ)上,可以將一般圖形轉(zhuǎn)化為特殊圖形,這樣便于利用特殊圖形的性質(zhì),降低解答難度,從而快速求解.
例2.如圖3所示,在梯形ABCD中,AB∥CD,E是BC的中點(diǎn),EF⊥AD于點(diǎn)F,AD=4、EF=5.則梯形ABCD的面積是( )
A.40 B.30 C.20 D.10
解析:取梯形ABCD為直角梯形,如圖4.此時(shí)AB∥CD∥EF.由E是BC的中點(diǎn)易知EF是梯形ABCD的中位線.所以梯形ABCD的面積S=EF·AD=5×4=20.
點(diǎn)評(píng):由于已知條件中有“EF⊥AD”,所以我們想到取梯形ABCD為直角梯形.本例如果不用“特殊圖形法”,需要作輔助線,如圖5和圖6,過(guò)程留給讀者完成.
例3.如圖7,正方形ABCD的邊長(zhǎng)為4,點(diǎn)E在BC上,四邊形EFGB也是正方形,以點(diǎn)B為圓心、BA長(zhǎng)為半徑畫弧AC,連結(jié)AF,CF,則圖中陰影部分面積為_________.
解析:點(diǎn)E在BC上,不妨取點(diǎn)E與點(diǎn)C重合時(shí)的情形,且設(shè)AF交BC于點(diǎn)M,如圖8所示.易證△ABM≌△FCM.
∴S△ABM=S△FCM.
∴S陰影=S扇形ABC= =4π.
評(píng)析:本例若按常規(guī)方法,可設(shè)正方形EFGB的邊長(zhǎng)為a,利用代數(shù)方法解答;也可連結(jié)AC、BF,利用幾何方法解答.
三、選取圖形的特殊位置
平移、對(duì)稱、旋轉(zhuǎn)是常用的幾何中變換手段.可以運(yùn)用這些變換手段,將圖形置于比較特殊的位置,便于利用圖形的性質(zhì)解決問(wèn)題.
例4.如圖9,三個(gè)邊長(zhǎng)均為2的正方形重疊在一起,O1、O2是其中兩個(gè)正方形的中心,則陰影部分的面積是______.
解析:觀察圖形易知O1、O2分別是左邊和中間正方形的中心.將中間正方形繞點(diǎn)O1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),使左邊和中間兩個(gè)正方形的對(duì)邊互相平行或垂直(如圖10),此時(shí)陰影部分面積等于其中一個(gè)正方形面積的 .同理可得右邊陰影部分的面積也等于其中一個(gè)正方形面積的 .所以陰影部分的面積S= ×22×2=2.
點(diǎn)評(píng):將其中一個(gè)正方形繞另一個(gè)正方形的中心旋轉(zhuǎn)到特殊位置時(shí),陰影部分的面積與正方形的面積之間的關(guān)系立刻顯現(xiàn),彰顯了圖形變換的魅力.
例5.如圖11,△ABC與△DEF均為等邊三角形,O為BC、EF的中點(diǎn).則AD: BE的值為( )
A. :1 B. :1 C.5:3 D.不確定
解析:取BC⊥EF,由O為BC中點(diǎn)知BC垂直平分EF.由△DEF為等邊三角形知點(diǎn)D必然在BC上.再取點(diǎn)D與C重合,如圖12.在Rt△BOE中,∠BEO=60°,設(shè)OE=1,則BE=2、BO= .所以AD=BC=2 .所以AD: BE=2 :2= :1,答案選A.
點(diǎn)評(píng):本題若按常規(guī)方法,需要連結(jié)DO、AO.然后利用相似三角形的知識(shí)解決,難度較大.利用“特殊圖形法”,大大降低了解答難度.
(作者單位:甘肅省渭源縣龍亭中學(xué))endprint
一般地,當(dāng)我們拿到一個(gè)問(wèn)題,經(jīng)過(guò)苦思冥想而又一籌莫展時(shí),我們不妨“退一步”,將問(wèn)題轉(zhuǎn)向特殊化.通過(guò)探尋、摸索、嘗試,解決它的一個(gè)或幾個(gè)特例,為探索解題途徑提供線索和積累經(jīng)驗(yàn),推測(cè)一般思路,這就是特殊化的思維方法.正如美國(guó)數(shù)學(xué)教育家波利亞所說(shuō):“注意對(duì)特殊情況的觀察,能夠?qū)е乱话阈缘臄?shù)學(xué)結(jié)果,也可以啟發(fā)出一般性的證明方法.”不僅代數(shù)問(wèn)題可以運(yùn)用特殊化的方法求解(通常是對(duì)字母取特殊值),實(shí)際上幾何問(wèn)題也可以運(yùn)用特殊化的方法求解.如取特殊點(diǎn)、選取圖形的特殊位置.將圖形特殊化,可以起到化難為易、化繁為簡(jiǎn),收到事半功倍之效,彰顯了特殊化的思維方法在解答幾何問(wèn)題時(shí)的魅力.
一、取特殊點(diǎn)
線段的端點(diǎn)、線段的中點(diǎn)、多邊形的頂點(diǎn)、對(duì)角線的交點(diǎn)等都是特殊點(diǎn).如果點(diǎn)的位置沒有限制,取這些特殊點(diǎn),往往會(huì)收到意想不到的解題效果.
例1.如圖1,點(diǎn)P是矩形ABCD的邊AD上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),矩形的兩條邊AB、BC的長(zhǎng)分別為3和4,那么點(diǎn)P到矩形的兩條對(duì)角線AC、BD的距離之和是( )
A. B.
C. D.不確定
解析:由于點(diǎn)P是邊AD上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),不妨取點(diǎn)P與點(diǎn)A重合時(shí)的情形,此時(shí)點(diǎn)P到AC的距離為零,到BD的距離為AE.因此點(diǎn)P到矩形兩條對(duì)角線AC和BD的距離之和就等于點(diǎn)A到BD的距離AE,這個(gè)距離為Rt△ABD的斜邊BD上的高.由勾股定理不難求出BD=5.根據(jù)Rt△ABD的面積不變,得 ×3×4= ×5·AE.所以AE= .答案選A.
點(diǎn)評(píng):本題的常規(guī)解法是利用面積法求解,即過(guò)點(diǎn)P作PM⊥AC于M,PN⊥BD于N,過(guò)點(diǎn)A作AE⊥BD于E,連接PO,如圖2所示,根據(jù)S△AOP+S△DOP=S△AOD求解.另外,本題也可取點(diǎn)P與點(diǎn)D重合時(shí)的情形,與點(diǎn)P與點(diǎn)A重合時(shí)的情形具有異曲同工之效果.
二、取特殊圖形
特殊圖形有很多特殊的性質(zhì),方便使用.對(duì)于一般圖形,在不改變?cè)瓎?wèn)題答案的基礎(chǔ)上,可以將一般圖形轉(zhuǎn)化為特殊圖形,這樣便于利用特殊圖形的性質(zhì),降低解答難度,從而快速求解.
例2.如圖3所示,在梯形ABCD中,AB∥CD,E是BC的中點(diǎn),EF⊥AD于點(diǎn)F,AD=4、EF=5.則梯形ABCD的面積是( )
A.40 B.30 C.20 D.10
解析:取梯形ABCD為直角梯形,如圖4.此時(shí)AB∥CD∥EF.由E是BC的中點(diǎn)易知EF是梯形ABCD的中位線.所以梯形ABCD的面積S=EF·AD=5×4=20.
點(diǎn)評(píng):由于已知條件中有“EF⊥AD”,所以我們想到取梯形ABCD為直角梯形.本例如果不用“特殊圖形法”,需要作輔助線,如圖5和圖6,過(guò)程留給讀者完成.
例3.如圖7,正方形ABCD的邊長(zhǎng)為4,點(diǎn)E在BC上,四邊形EFGB也是正方形,以點(diǎn)B為圓心、BA長(zhǎng)為半徑畫弧AC,連結(jié)AF,CF,則圖中陰影部分面積為_________.
解析:點(diǎn)E在BC上,不妨取點(diǎn)E與點(diǎn)C重合時(shí)的情形,且設(shè)AF交BC于點(diǎn)M,如圖8所示.易證△ABM≌△FCM.
∴S△ABM=S△FCM.
∴S陰影=S扇形ABC= =4π.
評(píng)析:本例若按常規(guī)方法,可設(shè)正方形EFGB的邊長(zhǎng)為a,利用代數(shù)方法解答;也可連結(jié)AC、BF,利用幾何方法解答.
三、選取圖形的特殊位置
平移、對(duì)稱、旋轉(zhuǎn)是常用的幾何中變換手段.可以運(yùn)用這些變換手段,將圖形置于比較特殊的位置,便于利用圖形的性質(zhì)解決問(wèn)題.
例4.如圖9,三個(gè)邊長(zhǎng)均為2的正方形重疊在一起,O1、O2是其中兩個(gè)正方形的中心,則陰影部分的面積是______.
解析:觀察圖形易知O1、O2分別是左邊和中間正方形的中心.將中間正方形繞點(diǎn)O1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),使左邊和中間兩個(gè)正方形的對(duì)邊互相平行或垂直(如圖10),此時(shí)陰影部分面積等于其中一個(gè)正方形面積的 .同理可得右邊陰影部分的面積也等于其中一個(gè)正方形面積的 .所以陰影部分的面積S= ×22×2=2.
點(diǎn)評(píng):將其中一個(gè)正方形繞另一個(gè)正方形的中心旋轉(zhuǎn)到特殊位置時(shí),陰影部分的面積與正方形的面積之間的關(guān)系立刻顯現(xiàn),彰顯了圖形變換的魅力.
例5.如圖11,△ABC與△DEF均為等邊三角形,O為BC、EF的中點(diǎn).則AD: BE的值為( )
A. :1 B. :1 C.5:3 D.不確定
解析:取BC⊥EF,由O為BC中點(diǎn)知BC垂直平分EF.由△DEF為等邊三角形知點(diǎn)D必然在BC上.再取點(diǎn)D與C重合,如圖12.在Rt△BOE中,∠BEO=60°,設(shè)OE=1,則BE=2、BO= .所以AD=BC=2 .所以AD: BE=2 :2= :1,答案選A.
點(diǎn)評(píng):本題若按常規(guī)方法,需要連結(jié)DO、AO.然后利用相似三角形的知識(shí)解決,難度較大.利用“特殊圖形法”,大大降低了解答難度.
(作者單位:甘肅省渭源縣龍亭中學(xué))endprint
一般地,當(dāng)我們拿到一個(gè)問(wèn)題,經(jīng)過(guò)苦思冥想而又一籌莫展時(shí),我們不妨“退一步”,將問(wèn)題轉(zhuǎn)向特殊化.通過(guò)探尋、摸索、嘗試,解決它的一個(gè)或幾個(gè)特例,為探索解題途徑提供線索和積累經(jīng)驗(yàn),推測(cè)一般思路,這就是特殊化的思維方法.正如美國(guó)數(shù)學(xué)教育家波利亞所說(shuō):“注意對(duì)特殊情況的觀察,能夠?qū)е乱话阈缘臄?shù)學(xué)結(jié)果,也可以啟發(fā)出一般性的證明方法.”不僅代數(shù)問(wèn)題可以運(yùn)用特殊化的方法求解(通常是對(duì)字母取特殊值),實(shí)際上幾何問(wèn)題也可以運(yùn)用特殊化的方法求解.如取特殊點(diǎn)、選取圖形的特殊位置.將圖形特殊化,可以起到化難為易、化繁為簡(jiǎn),收到事半功倍之效,彰顯了特殊化的思維方法在解答幾何問(wèn)題時(shí)的魅力.
一、取特殊點(diǎn)
線段的端點(diǎn)、線段的中點(diǎn)、多邊形的頂點(diǎn)、對(duì)角線的交點(diǎn)等都是特殊點(diǎn).如果點(diǎn)的位置沒有限制,取這些特殊點(diǎn),往往會(huì)收到意想不到的解題效果.
例1.如圖1,點(diǎn)P是矩形ABCD的邊AD上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),矩形的兩條邊AB、BC的長(zhǎng)分別為3和4,那么點(diǎn)P到矩形的兩條對(duì)角線AC、BD的距離之和是( )
A. B.
C. D.不確定
解析:由于點(diǎn)P是邊AD上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),不妨取點(diǎn)P與點(diǎn)A重合時(shí)的情形,此時(shí)點(diǎn)P到AC的距離為零,到BD的距離為AE.因此點(diǎn)P到矩形兩條對(duì)角線AC和BD的距離之和就等于點(diǎn)A到BD的距離AE,這個(gè)距離為Rt△ABD的斜邊BD上的高.由勾股定理不難求出BD=5.根據(jù)Rt△ABD的面積不變,得 ×3×4= ×5·AE.所以AE= .答案選A.
點(diǎn)評(píng):本題的常規(guī)解法是利用面積法求解,即過(guò)點(diǎn)P作PM⊥AC于M,PN⊥BD于N,過(guò)點(diǎn)A作AE⊥BD于E,連接PO,如圖2所示,根據(jù)S△AOP+S△DOP=S△AOD求解.另外,本題也可取點(diǎn)P與點(diǎn)D重合時(shí)的情形,與點(diǎn)P與點(diǎn)A重合時(shí)的情形具有異曲同工之效果.
二、取特殊圖形
特殊圖形有很多特殊的性質(zhì),方便使用.對(duì)于一般圖形,在不改變?cè)瓎?wèn)題答案的基礎(chǔ)上,可以將一般圖形轉(zhuǎn)化為特殊圖形,這樣便于利用特殊圖形的性質(zhì),降低解答難度,從而快速求解.
例2.如圖3所示,在梯形ABCD中,AB∥CD,E是BC的中點(diǎn),EF⊥AD于點(diǎn)F,AD=4、EF=5.則梯形ABCD的面積是( )
A.40 B.30 C.20 D.10
解析:取梯形ABCD為直角梯形,如圖4.此時(shí)AB∥CD∥EF.由E是BC的中點(diǎn)易知EF是梯形ABCD的中位線.所以梯形ABCD的面積S=EF·AD=5×4=20.
點(diǎn)評(píng):由于已知條件中有“EF⊥AD”,所以我們想到取梯形ABCD為直角梯形.本例如果不用“特殊圖形法”,需要作輔助線,如圖5和圖6,過(guò)程留給讀者完成.
例3.如圖7,正方形ABCD的邊長(zhǎng)為4,點(diǎn)E在BC上,四邊形EFGB也是正方形,以點(diǎn)B為圓心、BA長(zhǎng)為半徑畫弧AC,連結(jié)AF,CF,則圖中陰影部分面積為_________.
解析:點(diǎn)E在BC上,不妨取點(diǎn)E與點(diǎn)C重合時(shí)的情形,且設(shè)AF交BC于點(diǎn)M,如圖8所示.易證△ABM≌△FCM.
∴S△ABM=S△FCM.
∴S陰影=S扇形ABC= =4π.
評(píng)析:本例若按常規(guī)方法,可設(shè)正方形EFGB的邊長(zhǎng)為a,利用代數(shù)方法解答;也可連結(jié)AC、BF,利用幾何方法解答.
三、選取圖形的特殊位置
平移、對(duì)稱、旋轉(zhuǎn)是常用的幾何中變換手段.可以運(yùn)用這些變換手段,將圖形置于比較特殊的位置,便于利用圖形的性質(zhì)解決問(wèn)題.
例4.如圖9,三個(gè)邊長(zhǎng)均為2的正方形重疊在一起,O1、O2是其中兩個(gè)正方形的中心,則陰影部分的面積是______.
解析:觀察圖形易知O1、O2分別是左邊和中間正方形的中心.將中間正方形繞點(diǎn)O1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),使左邊和中間兩個(gè)正方形的對(duì)邊互相平行或垂直(如圖10),此時(shí)陰影部分面積等于其中一個(gè)正方形面積的 .同理可得右邊陰影部分的面積也等于其中一個(gè)正方形面積的 .所以陰影部分的面積S= ×22×2=2.
點(diǎn)評(píng):將其中一個(gè)正方形繞另一個(gè)正方形的中心旋轉(zhuǎn)到特殊位置時(shí),陰影部分的面積與正方形的面積之間的關(guān)系立刻顯現(xiàn),彰顯了圖形變換的魅力.
例5.如圖11,△ABC與△DEF均為等邊三角形,O為BC、EF的中點(diǎn).則AD: BE的值為( )
A. :1 B. :1 C.5:3 D.不確定
解析:取BC⊥EF,由O為BC中點(diǎn)知BC垂直平分EF.由△DEF為等邊三角形知點(diǎn)D必然在BC上.再取點(diǎn)D與C重合,如圖12.在Rt△BOE中,∠BEO=60°,設(shè)OE=1,則BE=2、BO= .所以AD=BC=2 .所以AD: BE=2 :2= :1,答案選A.
點(diǎn)評(píng):本題若按常規(guī)方法,需要連結(jié)DO、AO.然后利用相似三角形的知識(shí)解決,難度較大.利用“特殊圖形法”,大大降低了解答難度.
(作者單位:甘肅省渭源縣龍亭中學(xué))endprint