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“人算”不如“机算”
——例谈科学计算器在几何解题中的应用
安徽省芜湖市安流学校 林闯 张德水
《数理天地》初中版2006年第1期上刊载了天津余凤冈老师的一篇题为《构造正三角形 巧解几何问题》的文章.文中列举了六个几何问题,而这六个几何问题对于初中生来说都是具有相当大的难度的,余老师通过在每个图形中构造出一个正三角形的手段,从而使每个问题都被巧妙的解决了.笔者读罢此文,可以说是喜忧参半,喜的是这种巧解既解决了问题,又让学生领略了数学之美,忧的是这种构造(其中每个图形都添加了不少于三条辅助线)并不是每个学生都能学会且运用自如的.试想一下,如果把题目中设计好的各项数值稍加改动一下,那么这种“巧解”可能立即失效,甚至一题也解不出来!
于是,读者容易想到:除了原文中的这种构造解法以外,还有没有更通用、更常规一点的解法呢?当然有,这就是我们初三同学学过的解直角三角形的办法,只不过是在解题时我们的手上多了一只科学计算器而已.以下笔者还是以余老师文中的几个问题为例来说说这种“机算”的方法吧.
例1 如图1,已知在中,,
在上取,求的度数.
解 过C点作,垂足为E,设.
∵, ∴.
在中,.
在中,.
∴.
∴.
现在,拿出我们的科学计算器,开始运算,按键顺序为(以中学生
常用的双行显示的科学计算器为例):sin、80、÷ 、( 、
sin 、80、×、tan、70、-、 1 、 ) 、﹦、2ndf、tan、﹦.
计算器显示的结果为:30.
即,所以.
例2 如图2, 已知在,,
延长AB到D,设,连接DC,求的度数.
解 过C点作,垂足为E,设.
∵,
∴.
在中,,
.
在中, .
∴.
∴.
下面用科学计算器进行运算,按键顺序为: 1 、÷ 、sin、40 、 + 、tan、10 、﹦、2ndf、tan、﹦.
计算器显示的结果为:60.
即,所以
例3 如图3,已知在中,,
P为内一点,,
求的度数.
解 延长CP交AB于D.
∵ ,∴ .
∴ ,∴ .
设,则.
又∵,
,
∴ . ∴ .
事实上,这里的与线段AP组成的图形完全等价于例1中
的图形,于是由例1 的结论可得,
∴.
例4 如图4,已知在四边形ABCD中,
,求的度数.
解 过A点作,垂足为F,过A点作,垂足为E.
∵ ,
又∵ , ∴.
而
∴,
∴. 于是可设.
在中,
.
∴.
在中,
.
.
∴.
在中,.
下面用科学计算器进行运算,按键顺序为:sin、 12 、÷ ( 、 2 、cos、 48 、 - 、cos、12 、) 、﹦、2ndf、tan、﹦.
计算器显示的结果为:30. 即 .
例5 如图5,已知在四边形ABCD中,
.求证是等边三角形.
解 过A点作,垂足为F,
过C点作,垂足为E.
可设.
则.
再设,则.
又,而,
∴,∴.
又有∥,∴ ,∴ ,即,
∴ .
∴
.
下面用科学计算器进行运算,按键顺序为: ( 、 2 、 - 、 、 ) 、÷、( 、tan、15、 + 、、 - 、 1 、 ) 、=、2ndf、tan、﹦.
计算器显示的结果为:15. 即,∴.
又,故是等边三角形.
例6 如图6,在正方形ABCD中有一点P,且有.
求证是等边三角形.
解 过点P作,垂足为E.
∵ ,则,
可设.
于是易得,
∴ ,
∴ .
下面用科学计算器进行运算,按键顺序为:
1 、÷、( 、 2 、 - 、tan、15、) 、=、2ndf、tan、﹦.
计算器显示的结果为:30. 即,
∴,同理.故是等边三角形.
事实上,在上述计算器解法中,如果同学们已自学过余弦定理(高中时将学到),则本文各例图形中所添加的垂线段皆可去掉,那么这种解法会显得更加简便!
参考文献:《数理天地》初中版2006年第1期P12——13.
——本文发表于《数理天地》(初中版)2007年第5期
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