唐宜鐘

(漢中市龍崗學(xué)校,陜西 漢中 723100)

向量兼具代數(shù)和幾何的雙重特性,同時(shí)有著現(xiàn)實(shí)的物理意義.因此,在遇到有關(guān)問(wèn)題時(shí),我們可以從代數(shù)、幾何和物理模型三個(gè)方面進(jìn)行解答.而不同的解答方式,會(huì)從不同角度去闡釋問(wèn)題,并分析其之間的內(nèi)在聯(lián)系性[1].

1 解法探索

圖1 題目圖

圖2 建系法

從而(m-xD,n-yD)=2(xD-3,yD).

圖3 平行線(xiàn)法

過(guò)點(diǎn)F作FK∥AE,交BC于點(diǎn)K,則

圖4 面積法

不妨設(shè)SA=2,則SB=1,SC=4.

圖5 梅涅勞斯定理

杠桿原理杠桿原理亦稱(chēng)杠桿平衡條件, 即要使杠桿平衡, 作用在杠桿上的兩個(gè)力矩 (力與力臂的乘積) 大小必須相等,即:動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂 (F1·L1=F2·L2).具體解釋如下:對(duì)于線(xiàn)段AB,將其視為輕質(zhì)杠桿,O為支點(diǎn).如果在AB的端點(diǎn)處分別放置質(zhì)量為m1,m2的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn),使杠桿平衡,則有m1·AO=m2·BO,或AO∶BO=m2∶m1.此時(shí),支點(diǎn)O處所承受的質(zhì)量為mO=m1+m2.

圖6 杠桿法

由杠桿法,各支點(diǎn)質(zhì)量為

mD=mA+mB=3,mE=mB+mC=5,mF=mC+mA=6.

2 解法關(guān)聯(lián)

圖7 兩種解法關(guān)聯(lián)

圖8 各種解法關(guān)聯(lián)

3 變式訓(xùn)練

圖9 變式1示意圖圖10 變式1解析圖

進(jìn)而mB=6,mD=mE+mB=9.

如圖10,延長(zhǎng)FD交BC于點(diǎn)Q,則

mQ=mD-mF=8.

解法2(解三角法)設(shè)BD=x,AD=y,則CD=2x.

在△ABC中,由余弦定理,有

9x2=b2+c2-bc.

①

在△ABD和△ACD中,由余弦定理,有

又∠ADB+∠ADC=π,

所以cos∠ADB=-cos∠ADC.

整理,得6x2+3y2=2c2+b2.

②

由①②,得9y2=b2+4c2+2bc.

圖11 變式2建系法

圖12 變式2平面幾何法

解法5(解析法) 以BC為x軸,BC中垂線(xiàn)為y軸,建立坐標(biāo)系,不妨設(shè)BC=6.則B(-3,0),C(3,0),則D(-1,0).

4 幾點(diǎn)感悟

4.1 注重一題多解、多解歸一和優(yōu)解選擇

一題多解和多解歸一緣于數(shù)學(xué)的多元表征性.所謂表征,是指可反復(fù)指代某一事物的任何符號(hào)或符號(hào)集.通常把事物的不同表征形式叫做該事物的多元表征.如果問(wèn)題信息可以轉(zhuǎn)化為多種表征方式,且不同表征之間存在著實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系,那么我們就可以多角度地分析理解問(wèn)題,從而達(dá)到一題多解和多解歸一.在本文中,向量可以從代數(shù)、平面幾何、解析幾何、物理意義等多個(gè)角度進(jìn)行切入,切入后通過(guò)轉(zhuǎn)化,發(fā)現(xiàn)其本質(zhì)的同一性,進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)思維角度的多解歸一.當(dāng)然,不同的解法書(shū)寫(xiě)表達(dá)、思維難度、運(yùn)算復(fù)雜度各不相同,在具體做題過(guò)程中,要做到合理選擇.如本文所述問(wèn)題出現(xiàn)在選擇填空題中,杠桿法無(wú)疑是最快捷的方法[3].

4.2 在解題中逐漸提升知識(shí)關(guān)聯(lián)的認(rèn)知

鄭毓信先生提倡教學(xué)時(shí),不是求全,重要的是求“聯(lián)”,這里的“聯(lián)”就是聯(lián)系、關(guān)聯(lián).認(rèn)知關(guān)聯(lián)包括知識(shí)關(guān)聯(lián)、研究路徑關(guān)聯(lián)、研究方法關(guān)聯(lián).在解題過(guò)程中,教師需著眼認(rèn)知關(guān)聯(lián)教學(xué),將研究?jī)?nèi)容與已有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián),引導(dǎo)學(xué)生在發(fā)現(xiàn)與建立關(guān)聯(lián)中規(guī)劃研究路徑“延伸線(xiàn)”,在揭示與確認(rèn)關(guān)聯(lián)中激活研究方法“銜接點(diǎn)”,在內(nèi)化與完善關(guān)聯(lián)中形成數(shù)學(xué)知識(shí)“生長(zhǎng)鏈”,從而提升學(xué)生的思維品質(zhì),發(fā)展學(xué)生的思維能力.在本文中,從基底法出發(fā),到向量的參數(shù)方程法,實(shí)現(xiàn)了解題路徑的延伸.而面積法、定理法、杠桿法、奔馳定理法既實(shí)現(xiàn)了向量代數(shù)和幾何性質(zhì)的銜接,又完成了知識(shí)的生長(zhǎng)[4].

4.3 適當(dāng)積累高位知識(shí)

所謂高位知識(shí),是指在學(xué)生知識(shí)體系之外,高于學(xué)生認(rèn)知的知識(shí),其包括高等數(shù)學(xué)的弱化、初等數(shù)學(xué)的升華、跨學(xué)科的融合等.高位知識(shí)并非深不可測(cè),它只需學(xué)生在現(xiàn)有知識(shí)體系內(nèi),往前邁出一小步.如本文中的梅涅勞斯定理和塞瓦定理,只需要初中平面幾何知識(shí)就可理解.適當(dāng)?shù)胤e累高位知識(shí),就能站在更高角度尋找路徑,貫穿各種“形似”“神似”的想法,發(fā)現(xiàn)某些數(shù)學(xué)必然的本質(zhì).如站在“面積法”的角度,就可以展望到本文中杠桿法和奔馳定理法,也可延伸到(梅涅勞斯、塞瓦)定理法,而定理法又可解釋平行線(xiàn)法和面積法.