倪丹紅
最近看了張景中、彭翕成所著的《繞來繞去的向量法》.首先是這個(gè)書名吸引了我.為什么是繞來繞去的呢?看了前言才明白是怎么回事.書中主要介紹了回路法,適當(dāng)選擇回路,是向量解題的基本方法.這也是本書書名的由來.
前言的主要內(nèi)容是五個(gè)例題,而這幾個(gè)例題也是我們教師平時(shí)教學(xué)中比較常見的題目.每個(gè)例題都是先給出某些雜志的求解證明方法,后又給出利用回路法的簡便之法,體現(xiàn)了向量回路解題的獨(dú)特之處,會(huì)讓人有種茅塞頓開的感覺,不愧為大師之手筆.
圖1其中的例5就是人教A版教科書上的一個(gè)例題:如圖1,在平行四邊形ABCD中E和F分別為AD和CD的中點(diǎn),連接BE和BF交AC于點(diǎn)R和T,求證:R和T分別為AC的三等分點(diǎn).
書中原解:第一步,建立平面幾何與向量的關(guān)系,用向量表示問題中的幾何元素,將平面幾何問題轉(zhuǎn)化成向量問題:設(shè)AB=a,AD=b,AR=r,AT=t,則AC=a+b.
第二步,通過向量運(yùn)算,研究幾何元素之間的關(guān)系:由于AR與AC共線,所以,我們?cè)O(shè)r=n(a+b),n∈R,又因?yàn)镋B=AB-AE=a-12b,ER與EB共線,所以我們?cè)O(shè)ER=mEB=m(a-12b).因?yàn)锳R=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不共線,要使得上式為0,必須n-m=0,
n+m-12=0,解得n=m=13.所以AR=13AC,AT=23AC.
第三步,把運(yùn)算結(jié)果“翻譯”成幾何關(guān)系:AR=RT=TC.
其實(shí)這是一個(gè)初中生很容易解答的題目(易證△ATB∽△CTF,從而ATCT=ABCF=2),到了高中反而越來越復(fù)雜了.相比較而言,向量法則顯得繁瑣了很多.這樣的證明給我們不少老師帶來了疑惑,在教學(xué)中不知道如何很好地向?qū)W生解釋課標(biāo)中所謂的“向量法的先進(jìn)性”.而利用本書中提到的回路法則非常簡單,可證如下:
AT+TB=AB=DC=2FC=2FT+2TC.根據(jù)平面向量基本定理得AT=2TC,故點(diǎn)T為AC的三等分點(diǎn).同理點(diǎn)R為AC的三等分點(diǎn).
從這可看出,不是向量法本身有問題,而是沒有正確使用向量法來解題.向量具有幾何形式和代數(shù)形式的“雙重身份”,這也是將向量引入中學(xué)教材的一個(gè)重要原因.
下面和大家一起來分享書中的幾個(gè)簡單例題,是關(guān)于我們平時(shí)教學(xué)中碰到的一類問題:根據(jù)題中已知條件,求參數(shù)值.
(書中P41例319)△ABC外接圓圓心為O,兩條高交于H,OH=m(OA+OB+OC),求m.(2005年全國高考試題)
原解如圖2,設(shè)D是BC中點(diǎn),則OH=m(OA+OB+OC)=mOA+2mOD,所以O(shè)A+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.
這種解法沒有錯(cuò),但卻走了彎路,當(dāng)?shù)玫絆A+AH=mOA+2mOD后,應(yīng)該由平面向量基本定理立刻得出m=1.
解法三圖6如圖6,分別過點(diǎn)O作AC與AB的平行線交AB、AC的延長線于點(diǎn)F、E,則AFOE為平行四邊形,取AC的中點(diǎn)D,由BC=27及正弦定理得到外接圓的半徑AO=2321,則DO=533.在△DOE中,∠DEO=60°,則EO=103,DE=53,進(jìn)而EOAB=56,得到EO=56AB,同理AE=43AC,所以AO=AE+EO=56AB+43AC,得到λ1=56,λ2=43,則λ1+λ2=136.
在此,相比較而言幾何法比坐標(biāo)法要方便.