摘 要:每一個數(shù)學問題通常有所謂的通性通法與特殊解法,教學中既要注重通性通法的示范效應,又要適當應用特殊解法,關(guān)鍵是應用得自然,銜接得緊密,二者不是對立的,而是統(tǒng)一的. 本文結(jié)合一道與向量相關(guān)的三角形求值問看解題方法的發(fā)現(xiàn)與運用.
關(guān)鍵詞:通性通法;特殊解法;向量;三角形
眾所周知,對于每一個數(shù)學問題通常有所謂的通性通法與特殊解法,那么這些方法在解題時是如何體現(xiàn)與運用的呢?下面結(jié)合一道與向量相關(guān)的三角形求值問題看解題方法的發(fā)現(xiàn)與運用.
例題:已知O是△ABC的外心,AB=2,AC=3,x+2y=1,若 =x+y(xy≠0),則cos∠ABC=________.
本題涉及向量夾角求解,畫圖分析向量與角的關(guān)系,很容易有如下方法.
思想方法一:利用向量夾角計算公式,轉(zhuǎn)化為求a?b,結(jié)合O為△ABC外心.
法一:由外心性質(zhì)?圯==?圯-=-=,兩邊平方結(jié)合AB=2,AC=3,可得?=2,?=.
由已知=x+y,兩邊分別數(shù)乘向量,,得4x+y?=2,x?+9y=.
再由x+2y=1,令?=k,可得:4x+yk=2,kx+9y=,x+2y=1, 結(jié)合xy≠0,解得x=-,y=,k=,
從而cos∠ABC==.
法二:由外心定義?圯-⊥,-⊥,
利用向量垂直性質(zhì)得:
?。?=0?圯?=2,-?=0?圯?=,
下同法一.
由于向量的運算在直角坐標下相對具有簡化性,于是又有如下方法.
思想方法二:聯(lián)想向量坐標表示與運算,利用解析思想.
法三:以AB所在直線為x軸,A為原點建立直角坐標系,設∠ABC=θ,則由已知可得A(0,0),B(2,0),C(3cosθ,3sinθ),從而=(2,0),=(3cosθ,3sinθ),=x+y=(2x+3ycosθ,3ysinθ). 仿法一或二得?=,從而9ycos2θ+6xcosθ+9ysin2θ=?圯6xcosθ=-9y,結(jié)合x+2y=1,xy≠0,可得cosθ=.
當然,此時也可以利用外心定義求AB,AC兩邊中垂線交點得外心坐標(從略).
由于圖形中向量關(guān)系表示與求解往往會結(jié)合圖形性質(zhì)轉(zhuǎn)化、簡化求解,于是轉(zhuǎn)向,得如下方法.
思想方法三:利用已知向量關(guān)系進行向量變化,結(jié)合幾何圖形性質(zhì)進行轉(zhuǎn)化求解.
法四:由=x+y,結(jié)合x+2y=1,=(1-2y)+y?圯-=-2y+y,延長AB到D,使AD=2AB. 利用數(shù)乘向量及向量減法幾何運算得=y.
由數(shù)乘向量定義得∥?圯BO∥DC,延長BO交AC于E,利用B是AD中點,得E為AC中點. 又O為外心,故BE⊥AC,再結(jié)合AB=2,AC=3,可得cos∠ABC==.
最后分析由=x+y,結(jié)合x+2y=1,聯(lián)想三點共線向量關(guān)系,從而轉(zhuǎn)向構(gòu)造向量共線關(guān)系,得如下方法.
法五:取AC中點E,由數(shù)乘向量定義可得=2,由=x+y,得=x+2y.
結(jié)合x+2y=1,聯(lián)想向量共線關(guān)系得B,O,E三點共線,下同法四(從略).
至此,我們不僅從圖形中相關(guān)向量求解的一般思想與特殊方法諸方面完成了本題的探索,還可以發(fā)現(xiàn)條件中=x+y(x+2y=1)的特殊地位,如果換一個數(shù)字關(guān)系,如x+y=2,x+3y=1,那么問題又怎樣呢?不難發(fā)現(xiàn)三角形不一定是等腰三角形,因此不能利用圖形性質(zhì)簡化求解了. 因此我們有理由提倡在尋求問題解法的時候,更多地要關(guān)注通性通法,再適當注意靈活處理及特殊結(jié)論的應用.