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“退”,即从一般退到特殊,从复杂退到简单,从“数”退到“形”,从45°退到90°,退到最原始而不失重要性的地方,退到你会做、能下手的问题上.我们把华罗庚教授这种思考问题的方法暂且称作“退步思考”.下面我们通过一些实例感悟这种“退步思考”.
一、从“非临界点”退到“临界点”,探求函数关系中的变化规律
对动点产生的图形和图象的函数关系式问题,有时考虑极端情形,如,量的最大、最小,图形特殊位置或临界位置等,能找到解题的突破口,从极端情形的讨论和研究找到解决最值问题的方法,进而确定函数关系的大致图象.
图1
例1如图1,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∠BAC=30°,AB=2,D是AB边上的一个动点(不与点A、B重合),过点D作CD的垂线交射线CA于点E.设AD=x,CE=y,则下列图象中,能表示y与x的函数关系图象大致是( )
分析:由于点D是AB边上的一个动点,虽然不与点A、B重合,但我们可考虑其重合的情况,这样把问题退到特殊情形.当点D与点A重合时,由于DE⊥DC,此时E也与点A重合,则根据题意易求CE=AC=
3;当点D在AB中点时,则CD=AD,∠ECD=∠DAC= 30°,进而求得CE=
233;当点D与点B重合时,由于DE⊥DC,此时DE与AC平行,虽然x不能取到2,但y应该是无穷大.
解:因为∠ACB=90°,∠BAC=30°,AB=2,所以BC=1,AC=
3.当x=0时,y的值是
3;当x=1时,y的值是
233;当x=2时,由于DE⊥DC,此时点DE与AC平行.虽然x不能取到2,但y应该是无穷大,故结合图象,分析可知y与x的函数关系图象大致是(B).
点评:本例直接处理,难度很大.但可以从题目(包括已知条件、待求结论和图形)中提取一些暗示信息,如,D是AB边上的一个动点(不与点A、B重合)退到特殊位置——重合,继而对图形进行定性、定量分析,将几何图形的直观描述与代数的精确刻画有机结合.这不仅找到了解题的切入口,而且迅速破解了问题的结论,并对此类问题的解决具有一定的导向作用.
二、从“一般位置”退到“特殊位置”,探求线段比值中的定值问题
对于某些求解几何图形中的线段比值问题,若从所给图形入手很难找到解题突破口.此时,我们若采用一些几何变换手段,如,平移、翻折、旋转等,使某些图形回归到特殊位置,蕴涵在其中的数量关系和位置关系便会由隐变显,从而达到顺利而又简捷地解决问题的目的.
图2
例2 如图2,四边形ABCD和AEGH都是正方形,求GC∶HD的值.
分析:观察图形,直接求GC∶HD的值确实不知道从何处入手.但注意到四边形ABCD和AEGH都是正方形,我们不妨把图2退到图3的特殊位置,此时因为正方形AEGH的顶点E、H在正方形ABCD的边上,所以∠GAE=∠CAB=45°,AE=AH,AB=AD,则A、G、C共线,AB-AE=AD-AH,进而得HD=BE,因为AG=
AEsin45°=2AE,AC=
ABsin45°=2AB,所以GC=AC-AG=
2AB-2AE=
2(AB-AE)=
2BE=2HD,所以GC∶HD =2∶1.
解:如图4,连结AG、AC,因为
AGAH=
ACAD=2,所以
AGAC=
AHAD.又因为∠GAH=∠CAD=45°,所以∠GAH-∠CAH =∠CAD-∠CAH,即∠GAC=∠HAD,所以△CAG∽△DAH,所以GC∶HD=AC∶AD=2∶1.
图3图4
点评:本例从正方形AEGH的一般位置旋转到图3的特殊位置,发现了GC∶HD =
2∶1,并由此获得解题的启发,作出辅助线顺利求解.这样让一个看似“静态”的图形通过旋转,打破了思维定势,实现由隐至显、由生至熟、由深至浅、由难至易的化归与转化,这是把对抽象、一般问题的探究转向对具体、特殊问题的探究,此谓“退一步,海阔天空”.
一、从“非临界点”退到“临界点”,探求函数关系中的变化规律
对动点产生的图形和图象的函数关系式问题,有时考虑极端情形,如,量的最大、最小,图形特殊位置或临界位置等,能找到解题的突破口,从极端情形的讨论和研究找到解决最值问题的方法,进而确定函数关系的大致图象.
图1
例1如图1,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∠BAC=30°,AB=2,D是AB边上的一个动点(不与点A、B重合),过点D作CD的垂线交射线CA于点E.设AD=x,CE=y,则下列图象中,能表示y与x的函数关系图象大致是( )
分析:由于点D是AB边上的一个动点,虽然不与点A、B重合,但我们可考虑其重合的情况,这样把问题退到特殊情形.当点D与点A重合时,由于DE⊥DC,此时E也与点A重合,则根据题意易求CE=AC=
3;当点D在AB中点时,则CD=AD,∠ECD=∠DAC= 30°,进而求得CE=
233;当点D与点B重合时,由于DE⊥DC,此时DE与AC平行,虽然x不能取到2,但y应该是无穷大.
解:因为∠ACB=90°,∠BAC=30°,AB=2,所以BC=1,AC=
3.当x=0时,y的值是
3;当x=1时,y的值是
233;当x=2时,由于DE⊥DC,此时点DE与AC平行.虽然x不能取到2,但y应该是无穷大,故结合图象,分析可知y与x的函数关系图象大致是(B).
点评:本例直接处理,难度很大.但可以从题目(包括已知条件、待求结论和图形)中提取一些暗示信息,如,D是AB边上的一个动点(不与点A、B重合)退到特殊位置——重合,继而对图形进行定性、定量分析,将几何图形的直观描述与代数的精确刻画有机结合.这不仅找到了解题的切入口,而且迅速破解了问题的结论,并对此类问题的解决具有一定的导向作用.
二、从“一般位置”退到“特殊位置”,探求线段比值中的定值问题
对于某些求解几何图形中的线段比值问题,若从所给图形入手很难找到解题突破口.此时,我们若采用一些几何变换手段,如,平移、翻折、旋转等,使某些图形回归到特殊位置,蕴涵在其中的数量关系和位置关系便会由隐变显,从而达到顺利而又简捷地解决问题的目的.
图2
例2 如图2,四边形ABCD和AEGH都是正方形,求GC∶HD的值.
分析:观察图形,直接求GC∶HD的值确实不知道从何处入手.但注意到四边形ABCD和AEGH都是正方形,我们不妨把图2退到图3的特殊位置,此时因为正方形AEGH的顶点E、H在正方形ABCD的边上,所以∠GAE=∠CAB=45°,AE=AH,AB=AD,则A、G、C共线,AB-AE=AD-AH,进而得HD=BE,因为AG=
AEsin45°=2AE,AC=
ABsin45°=2AB,所以GC=AC-AG=
2AB-2AE=
2(AB-AE)=
2BE=2HD,所以GC∶HD =2∶1.
解:如图4,连结AG、AC,因为
AGAH=
ACAD=2,所以
AGAC=
AHAD.又因为∠GAH=∠CAD=45°,所以∠GAH-∠CAH =∠CAD-∠CAH,即∠GAC=∠HAD,所以△CAG∽△DAH,所以GC∶HD=AC∶AD=2∶1.
图3图4
点评:本例从正方形AEGH的一般位置旋转到图3的特殊位置,发现了GC∶HD =
2∶1,并由此获得解题的启发,作出辅助线顺利求解.这样让一个看似“静态”的图形通过旋转,打破了思维定势,实现由隐至显、由生至熟、由深至浅、由难至易的化归与转化,这是把对抽象、一般问题的探究转向对具体、特殊问题的探究,此谓“退一步,海阔天空”.