Файл: Василевский, А. Б. Методы решения задач учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 109
Скачиваний: 0
Если обе точки А и В лежат |
на прямой t, то задача, очевидно, |
||
не имеет решения. |
А и В лежат по разные стороны |
|
|
Наконец, если точки |
от пря |
||
мой t, то, как нетрудно |
видеть, |
задача также не имеет решения. |
|
В самом деле, в этом |
случае |
всякая окружность, проходящая |
|
через А и В, пересекает прямую t |
(рис. 58), которая, следовательно, |
||
не может быть касательной, как |
это требуется в условии |
задачи. |
Теперь решим эту задачу по двухэтапной схеме.
Анализ. 1. Предположим, что искомая окружность существует. Пусть Т (рис. 59) — точка касания. Из двух точек А и б по меньшей мере одна не совпадает с Т (и, следовательно, не лежит на каса тельной t). Присвоим ей обозначение А. Центр О искомой окруж ности лежит на перпендикуляре (MN) к отрезку [АТ], проведенном через его середину, а также на прямой (ТК), перпендикулярной к прямой t. Следовательно, задача будет решена, если мы найдем точку Т.
2.Точка В может лежать на прямой t. Тогда точка Т совпа дает с В.
3.В общем случае, когда точка В не лежит на прямой t, она
расположена по ту же сторону от нее, что и точка А (так как окружность О лежит по одну сторону от касательной t).
4. Предположим, что прямые (АВ) и t не параллельны, и обо значим через С точку их пересечения. По известной теореме |СТ|2 =
=|СЛ|-|СВ|. Следовательно, точку Т можно построить.
5.Если прямые (АВ) и t параллельны (рис. 60), то точка Т ле
жит на перпендикуляре (KL) к отрезку |
[АВ], |
проведенном через |
|
его середину D. Следовательно, точку Т |
можно |
построить. |
|
Синтез. Из предшествующего анализа |
вытекает, что все реше |
||
ния задачи можно найти следующим образом. |
|
||
1. |
Когда одна из точек А, В (например, В) лежит на прямой |
||
искомая точка Т совпадает с В. |
|
|
S
133
В дальнейшем будем предполагать, что обе точки А, В не ле жат на прямой t и, следовательно, расположены по одну сторону от нее.
2.Когда прямые (АВ) и t параллельны, проводим перпендику ляр (KL) (рис. 60) к отрезку [АВ] через его середину. Искомая точка Т лежит на пересечении прямых (KL) и t.
3.Когда прямые (АВ) и t пересекаются в некоторой точке С, находим средний пропорциональный [СТ' ] (рнс. 59) между отрезка ми [СВ] и [СЛ]. Для этого достаточно провести через Л и В про извольную окружность О' и к ней из точки С касательную СТ'. Затем строим окружность радиуса СТ' с центром С. Искомая точ ка С лежит на пересечении этой окружности с прямой t.
4.Построив точку Т, проведем прямую (77(), перпендикулярную
кпрямой t, а также перпендикуляр (MN) к отрезку [АТ] через его середину. Из точки О, в которой эти прямые пересекаются, прово дим, как из центра, окружность радиуса ОТ. Эта окружность яв ляется искомой. Докажем это для случая 3.
Заметим, что прямые t и (ТК) по построению перпендикулярны. Следовательно, окружность О касается прямой t. Далее, но построе
нию |
\ОТ\ — \ОА\. |
Следовательно, |
окружность О |
проходит через |
||
точку |
Л. Остается |
доказать, |
что |
она |
проходит также через точ |
|
ку В. |
Для этого достаточно |
доказать, |
что точка |
В совпадает со |
второй общей точкой окружности О и прямой (ЛС). Обозначим эту
вторую точку пересечения буквой В' |
(пока |
мы еще допускаем, что |
|||||
точка В' может и не совпадать с В). |
Так |
как прямая |
(СТ) — каса |
||||
тельная к окружности О, а прямая |
|
(СА) — секущая, |
то |С7|2 = |
||||
= |СЛ|-|СВ'|. Но по построению |СГ|2 = |
|СЛ| • СВ|. |
Из сопоставления |
|||||
этих двух равенств следует, что |
|СВ'| |
= |
|СВ . А |
так как обе точ |
|||
ки В и В' лежат по ту же сторону |
от |
прямой t, что |
и точка Л, |
||||
то они расположены по одну сторону |
от точки С. Поэтому из ра |
||||||
венства |СВ'| = \СВ] следует, что точки |
В и В' совпадают. |
||||||
Таким образом, окружность О удовлетворяет всем условиям за |
|||||||
дачи. |
|
|
проводится |
без труда. |
|||
Для случаев 1 и 2 доказательство |
|||||||
§ 2. Поиски п у т е й |
р е ш е н и я з а д а ч и |
|
Исследов тельский подход к решению геометрических задач
Цель этого параграфа — раскрыть роль и место задач с функци ональным содержанием в курсе геометрии средней школы, сформу лировать основные "принципы методики обучения учащихся их ре шению. Это будет сделано путем анализа конкретных задач.
Понятие функции является одним из наиболее важных в совре менной математике. Это прложение нашло отражение и в новых
школьных программах. В частности, геометрическим преобразова ниям, как специфическим функциям, отводятся особое место и роль в школьном курсе геометрии. Этим самым расширяются функци ональные представления учащихся, получаемые ими на уроках ариф метики и алгебры.
Развитию функциональных представлений учащихся способству ет и решение задач, содержанием которых является установление правила (закона), по которому изменя ется форма фигуры (взаимное располо жение ее элементов) с изменением ве личины некоторых ее элементов и на оборот.
Приведем пример такой задачи (для повторения школьного курса планиметрии).
Задача 1. На плоскости даны окруж ность О (50 мм) и точка А (|(М| = ' = 5 0 )/з мм). Угол ВОС равен 60°, В £ £ [ОА) (рис. 61). Хорда ВС вращается во круг точки О (в плоскости чертежа) против хода часовой стрелки.
1.Будет ли при этом изменяться мера угла САВ?
2.Указать на окружности те положения точки В, при которых
I_САВ становится наименьшим и наибольшим.
3.Отметить те дуги окружности, при движении по которым I'_САВ уменьшается или увеличивается.
4.Сколько существует таких положений точки В на окруж
ности, при которых |
величина ^ САВ равна: 0°, 15°, |
20°, |
30°, 45°, |
|
60°, |
90°? |
задачи составляет изучение того, |
как |
изменя |
Содержание этой |
ется мера (величина) угла САВ с изменением положения хордьпВС на данной окружности.
Традиционно все школьные геометрические задачи делятся на задачи на вычисление, доказательство и построение. Очевидно, сфор мулированная задача не относится ни к одному из этих видов, так как при ее решении приходится заниматься не только построением,
вычислением и доказательством, но и обнаружением и обосновани-
л
ем закона измененения САВ. |
примера |
1. Каким |
образом |
|
Итак, вернемся к первому вопросу |
||||
может ученик получить ответ на этот |
вопрос? Если задача реша |
|||
ется в классе, то динамическая демонстрационная модель |
была бы |
|||
лучшим средством получения первого |
предположения |
о характере |
||
Л |
|
точки |
О. |
Но кон- |
изменения САВ при вращении хорды ВС около |
135
струированме динамических моделей дело сложное. Поэтому скорее
л
всего ученик получит первое представление об изменении ВАС в результате выполнения с помощью инструментов аккуратных по
строений различных положений хорды ВС на окружности и измере-
д
ния транспортиром ВАС. Для ускорения работы учитель может раз делить класс на группы. Каждая группа учащихся выполняет соот ветствующие построения и измерения (транспортиром) для указан
ных ей учителем положений точки В па окружности. Например, всю окружность точками Bv = В, Въ В3, ..., В24 можно разделить на 24 конгруэнтные части. Каждая группа учащихся выполняет
построения двух-трех |
положений хорды ВС и находит для |
этих по- |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
ложений хорды приближенное значение ВАС. |
|
|
|
|
||||||||||
Различные положения хорды ВС показаны на рис. 61 н 62. Ре |
||||||||||||||
зультаты коллективной работы вносятся |
в изображенную |
на доске |
||||||||||||
таблицу (табл. 1). По таблице строится |
график (рис. 63). |
|
|
|||||||||||
Какие гипотезы могут выдвинуть ученики, рассматривая по |
||||||||||||||
лученную таблицу (график)? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1) |
С увеличением |
А |
|
30° |
до |
150° |
А |
увеличивается |
от |
|||||
ВОА от |
ВАС |
|||||||||||||
0’ до 23' (приближенное |
значение); |
|
|
|
л |
|
|
|
|
|||||
2) |
с увеличением |
л |
|
150° |
до 270° |
|
|
|
|
|
||||
ВОА от |
ВАС уменьшается от 23° |
|||||||||||||
(приближенное значение) |
до 0°; |
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
||||
3) |
с увеличением |
а |
|
_ |
до |
330° |
|
|
|
|
|
|||
ВОА от 270 |
ВАС увеличивается от 0° |
|||||||||||||
до 60’; |
|
А |
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
4) |
с увеличением |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ВОА от 330° |
до 360° ВАС уменьшается с 60° |
|||||||||||||
до 35° (приближенное значение); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
5) |
|
|
А |
|
|
|
|
Л |
уменьшается |
от |
35° |
|||
с увеличением ВОА от 0° до 30° |
ВАС |
|||||||||||||
(приближенное значение) |
до 0Э; |
Л |
|
|
|
|
А |
|
|
|||||
6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
270°; |
|
|||
угол ВАС наименьший, если ВОА = |
30° или ВОА = |
|
||||||||||||
7) |
угол ВАС наибольший (равен 60°), если ВОА = 330°; |
|
||||||||||||
8) |
существуют |
четыре экстремальные точки (х = 30°, ISO3, 270°, |
||||||||||||
330°); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9) |
существует |
по два |
положения |
точки |
В, |
при |
|
|
А |
|||||
которых ВАС |
||||||||||||||
равна |
0°, 30°, 45°; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В, |
|
|
|
10) |
существует |
четыре |
положения |
|
точки |
при |
которых |
|||||||
ВАС = 15°, 20°; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11) |
существует |
одно положение В, |
при котором ВАС = 60°; |
|
136
|
|
|
Т а б л и ц а 1 |
|
|
Л |
Л |
|
|
х = ВО А, г р а д |
у — В А С , г р а д |
B y |
0 |
35 |
|
В о |
15 |
14 |
|
в * |
30 |
0 |
|
By |
45 |
8 |
|
В 5 |
60 |
14 |
|
в |
в |
75 |
16 |
в |
7 |
90 |
19 |
в а |
105 |
20 |
|
В 9 |
120 |
21 |
|
В у о |
135 |
22 |
|
В у у |
150 |
23 |
|
В 12 |
165 |
22 |
|
В 1з |
180 |
21 |
|
В у у |
195 |
20 |
|
В у з |
210 |
19 |
|
В у з |
225 |
17 |
|
В п |
240 |
14 |
|
B y S |
255 |
8 |
|
В у з |
270 |
0 |
|
В г о |
285 |
13 |
|
В »у |
300 |
36 |
|
В , 2 |
315 |
55 |
|
$23 |
330 |
60 |
|
В 2у |
345 |
54 |
|
В цу |
360 |
35 |
12) не существует такого положения В, при котором ВАС — 90°. Этим заканчивается первый этап работы над задачей (получение
правдоподобных гипотез).
Но, подчеркиваем еще раз, все двенадцать сформулированных положений являются пока только гипотезами, полученными самими учениками на основании фактических построений и измерений. Эти утверждения им предстоит доказать или отвергнуть. Не каждое из них сумеют обосновать все ученики восьмого класса без предвари тельной подготовки.
137