专题27 数形结合——初中数学培优

专题27 数形结合

阅读与思考

数学研究的对象是现实世界中的数量关系与空间形式，简单地说就是“数”与“形”，对现实世界的事物，我们既可以从“数”的角度来研究，也可以从“形”的角度来探讨，我们在研究“数”的性质时，离不开“形”；而在探讨“形”的性质时，也可以借助于“数”．我们把这种由数量关系来研究图形性质，或由图形的性质来探讨数量关系，即这种“数”与“形”的相互转化的解决数学问题的思想叫作数形结合思想.

数形结合有下列若干途径：

1．借助于平面直角坐标系解代数问题； 2．借助于图形、图表解代数问题；

3．借助于方程（组）或不等式（组）解几何问题； 4．借助于函数解几何问题.

现代心理学表明：人脑左半球主要具有言语的、分析的、逻辑的、抽象思维的功能；右半球主要具有非言语的、综合的、直观的、音乐的、几何图形识别的形象思维的功能．要有效地获得知识，则需要两个半球的协同工作，数形结合分析问题有利于发挥左、右大脑半球的协作功能.

代数表达及其运算，全面、精确、入微，克服了几何直观的许多局限性，正因为如此，笛卡尔创立了解析几何，用代数方法统一处理几何问题．从而成为现代数学的先驱．几何问题代数化乃是数学的一大进步．

例题与求解

【例l 】设1342222+-+++=

x x x x y ，则y 的最小值为___________.（罗马尼亚竞赛试题）

解题思路：若想求出被开方式的最小值，则顾此失彼．()()921122+-+++=

x x y ＝

()()()()2222302101-+-+-++x x ，于是问题转化为：在x 轴上求一点C (x ，0)，使它到两

点A （－1，1）和B (2，3)的距离之和（即CA ＋CB ）最小.

【例2】直角三角形的两条直角边之长为整数，它的周长是x 厘米，面积是x 平方厘米，这样的直角三角形 ( )

A ．不存在

B ．至多1个

C ．有4个

D ．有2个

（黄冈市竞赛试题） 解题思路：由题意可得若干关系式，若此关系式无解，则可推知满足题设要求的直角三角形不存在；若此关系式有解，则可推知这样的直角三角形存在，且根据解的个数，可确定此直角三角形的个数．

【例3】如图，在△ABC 中，∠A ＝0

90，∠B ＝2∠C ，∠B 的平分线交AC 于D ，AE ⊥BC 于E ，DF ⊥BC 于F . 求证：

BE

AE BF AE DF BD ⋅+⋅=⋅1

11.

（湖北省竞赛试题）

解题思路：图形中含多个重要的基本图形，待证结论中的代数迹象十分明显．可依据题设条件，分别计算出各个线段，利用代数法证明．

F

E

D

B

A

C

【例4】 当a 在什么范围内取值时，方程a x x =-52

有且只有相异的两实数根？

（四川省联赛试题）

解题思路：从函数的观点看，问题可转化为函数x x y 52

-=与函数a y =(a ≥0)图象有且只有相

异两个交点．作出函数图象，由图象可直观地得a 的取值范围．

【例5】 设△ABC 三边上的三个内接正方形（有两个顶点在三角形的一边上，另两个顶点分别在三角形另两边上）的面积都相等，证明：△ABC 为正三角形． （江苏省竞赛试题） 解题思路：设△ABC 三边长分别为a ，b ，c ，对应边上的高分别为a h ，b h ，c h ，△ABC 的面积为S ，则易得三个内接正方形边长分别为

a h a S +2，

b h b S +2，c

h c S

+2，由题意得c b a h c h b h a +=+=+，即L c

S

c b S b a S a =+=+=+

222．则a ，b ，c 适合方程L x S x =+2.

【例6】设正数x ，y ，z 满足方程组⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=++=+=++16

9

32532

2

22

2

2x zx z z y y xy x ，求zx yz xy 32++的值． （俄罗斯中学生数学竞赛试题）

能力训练

1. 不查表可求得tan 0

15的值为__________.

2. 如图，点A ，C 都在函数x

y 3

3=

(0>x )的图象上，点B ，D 都在x 轴上，且使得△OAB ，△BCD 都是等边三角形，则点D 的坐标为______________. （全国初中数学联赛试题） 3．平面直角坐标系上有点P (－1，－2)和点Q (4，2)，取点R (1，m )，当=m ________时，PR ＋RQ 有最小值.

4.若0>a ，0

5.已知AB 是半径为1的⊙O 的弦，AB 的长为方程012

=-+x x 的正根，则∠AOB 的度数是______________. （太原市竞赛试题） 6. 如图，所在正方形的中心均在坐标原点，且各边与x 轴或y 轴平行，从内到外，它们的边长依 次为2，4，6，8，…，顶点依次用1A ，2A ，3A ，4A ，…表示，则顶点55A 的坐标是( )

A . (13，13)

B ．(－13，－13) C.(14，14) D. (－14，一14)

y

x

D

B

O

A

C

y

x

O

A 2

A 1A 3

A 4

A 6

A 5

A 8

A 7

A 10

A 9

A 12

A 11

第2题图 第6题图