李真 徐水龍
【摘要】 阿基米德三角形有著豐富的內(nèi)涵、深刻的背景,至今依然是高考命題者的青睞,其有關(guān)性質(zhì)仍是命題專家的熱點(diǎn)素材.本文從一道2008年山東高考題開始,探索阿基米德三角形定理的由來(lái),演繹其性質(zhì)應(yīng)用.
【關(guān)鍵詞】阿基米德三角形定理;性質(zhì)演繹
阿基米德是古希臘偉大的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和機(jī)械發(fā)明家.拋物線的弦與過弦的端點(diǎn)的兩條切線所圍成的三角形,常被稱為阿基米德三角形.阿基米德三角形以其豐富的內(nèi)涵、深刻的背景,在數(shù)學(xué)發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中不斷發(fā)出閃耀的光芒,至今依然是高考命題者的青睞,其有關(guān)性質(zhì)也成為命題專家的熱點(diǎn)素材.下面舉例說(shuō)明.
這是2008年理科第22題(部分).如圖1,設(shè)拋物線方程為x2=2py (p>0),M為直線 y=-2p上任意一點(diǎn),過M引拋物線的切線,切點(diǎn)分別為A,B.求證:A,M,B三點(diǎn)的橫坐標(biāo)成等差數(shù)列;
本題涉及阿基米德三角形,考查了阿基米德三角形的有關(guān)性質(zhì).
(1)求直線AB與y軸的交點(diǎn)N的坐標(biāo);
(2)若E為拋物線弧AB上的動(dòng)點(diǎn),拋物線在E點(diǎn)處的切線與△MAB的邊MA,MB分別交于點(diǎn)C,D,記λ=S△EABS△MCD,問:λ是否為定值?若是,求出該定值;若不是,請(qǐng)說(shuō)明理由.
問題(1)求直線AB與y軸的交點(diǎn)坐標(biāo),由前面分析可知直線AB的方程,我們只需令y=0即可,直線AB與y軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為N(0,2p),是個(gè)定點(diǎn).于是我們猜想弦AB繞著N點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),M點(diǎn)的軌跡是什么?我們?cè)O(shè)M(x,y),有x=x1+x22,y=x1x22p,由A,N,B三點(diǎn)共線,得y=-2p,顯然它是一條直線.我們進(jìn)一步猜想弦AB繞著點(diǎn)G(xG,yG)轉(zhuǎn)動(dòng),M點(diǎn)的軌跡是什么?由A,G,B三點(diǎn)共線,得(x1+x2)xG-2pyG-x1x2=0,將x1+x2=x,x1x2=y代入,得xGx-p(y+yG)=0,它仍然是一條直線.于是我們得到阿基米德三角形的性質(zhì)2.
性質(zhì)2 若阿基米德三角形的底邊AB過拋物線內(nèi)定點(diǎn)G(xG,yG),則另一頂點(diǎn)M的軌跡為一條直線,其方程為xGx-p(y+yG)=0.
特別地,當(dāng)定點(diǎn)G在y軸上時(shí),性質(zhì)2還有以下推論.
阿基米德三角形定理 拋物線和它的一條弦所圍成的封閉圖形的面積,等于拋物線的弦與過弦的端點(diǎn)的兩條切線所圍成的三角形面積的三分之二.
阿基米德三角形背景深刻,內(nèi)涵豐富,我們從一道高考題演繹了阿基米德三角形的性質(zhì)及其定理.
【參考文獻(xiàn)】
[1]方亞斌.千年古圖蘊(yùn)藏題庫(kù):阿基米德三角形演繹高考題[J].中學(xué)教研(數(shù)學(xué)),2017(7):33-39.
[2]邵志明,陳克勤.高考試題中的阿基米德三角形[J].數(shù)學(xué)通報(bào),2008(9):39-46.
[3]劉瑞美.對(duì)一道2011年高考圓錐曲線問題的探究[J].數(shù)學(xué)通迅,2012(5).