Реферат по предмету "Математика"


О некоторых трудностях, возникающих при решении геометрических задач

О некоторых трудностях, возникающих при решении
геометрических задач

В.Ф.Чаплыгин

Анализ
результатов приемных экзаменов в университет, опыт работы со школьниками,
слушателями подготовительных отделений, студентами-математиками, готовящими
себя к педагогической деятельности, дают основания сделать вывод о том, что при
решении текстовых задач учащиеся испытывают значительно больше трудностей, чем
при решении уравнений и неравенств. Это отчасти объясняется тем, что для
решения уравнений, неравенств или их систем можно использовать некоторый набор
известных алгоритмов и приемов, так как сама задача уже формализована,
математизирована. А для текстовой задачи математическую модель учащийся должен
составить самостоятельно. И поэтому эти задачи, в том числе геометрические, о
которых пойдет речь, требуют существенно больших логических усилий. Мы коснемся
здесь, в основном, задач на вычисление.

Решение
более или менее серьезной задачи требует, во-первых, тщательного ее анализа.
Учащийся должен ясно осознать, что же ему известно, как связаны между собой
данные величины, какие следствия из них можно получить, что необходимо найти в
задаче и что требуется для этого знать. Анализ при этом может носить не только
однонаправленный характер (от данных величин к искомым или наоборот), но и
встречный, когда движение совершается в двух противоположных направлениях.

Трудным
моментом является выбор метода, который приведет к решению задачи наикратчайшим
путем. Он, как правило, не однозначен и почти каждая задача допускает не одно
решение (имеется в виду не результат, а процесс). Рассуждения, используемые для
решения, могут быть чисто геометрические или позаимствованные из алгебры или
тригонометрии. К сожалению, приходится констатировать слабые знания учащимися
простейших утверждений, фактов, формул. Они затрудняются в измерении углов,
связанных с окружностью (вписанных, центральных, составленных хордой и
касательной, образованных хордами, пересекающимися внутри окружности, или
секущими, исходящими из одной точки вне окружности), не знают свойств
касательных и секущих, вписанных и описанных многоугольников, теорем синусов и
косинусов, связь значений тригонометрических функций с отношениями сторон
прямоугольного треугольника. Хорошо известно, что немаловажную роль в решении
геометрических задач имеет чертеж. Если он выполнен верно, то поможет в
правильном выборе решения, если ошибочен, то может навести на ложный путь.
Говоря об этом, мы не призываем к тому, чтобы включать в курс школьной
геометрии как можно больше теорем (на все случаи жизни), а предлагаем создавать
комплексы задач, сгруппированных по принципу общих идей или методов решения.
Решая задачу, следует обращать внимание учащихся на моменты, помогающие
правильно выбрать способ решения, прививать вкус к таким задачам, вселять веру
в их творческие возможности, развивать логические способности и интуицию.

Приведем
примеры задач, которые нам представляются интересными. Первые три задачи используют
подобие.

Задача
1. Прямоугольный треугольник АВС с катетами АС=3, ВС=2 вписан в квадрат.
Известно, что вершина А совпадает с вершиной квадрата, а вершины В и С лежат на
сторонах квадрата, не содержащих точку А. Найти площадь квадрата.

В силу
равенства отмеченных углов (рис.1) треугольник ACD подобен треугольнику CBE . Пусть AD=x,
тогда DC=. Так как
AD2+DC2=AC2, то x2+=9, x2=. Таким
образом, площадь квадрата равна .

Задача
2. На сторонах BC и CD квадрата ABCD выбраны соответственно точки E и F так,
что и К - точка
пересечения отрезков BF и AE. Найти отношение КЕ:АК.

Из подобия
треугольников (рис.2) AKB, BKE и ABE следует . Перемножив
равенства и , получим .

Эту
задачу можно решить с помощью гомотетии или теоремы Фалеса, но, на наш взгляд,
предложенное решение предпочтительнее.

Задача
3. Диаметр окружности с центром О лежит на стороне AD четырехугольника ABCD,
при этом АО=ОD. Три остальные стороны АВ, ВС и СD касаются этой окружности.
Найти AD, если АВ =а и CD=b.

Пусть в
треугольнике АВО (рис.3)  ВАО= ,  АВО= , 
ВОА= и, следовательно,  + + = . Так как
ВО - биссектриса угла СВА, то  СВО= .

Если
Р и Q - точки касания, то  APO= DQO (они прямоугольные, ОР=ОQ,
AO=OD)   QDO= PAO= . Сумма углов
четырехугольника ABCD равна 2 , поэтому  С=2 –2
–2 .

А
так как СО - биссектриса, то  DCO= –( + )=
. Таким образом, треугольники АОВ и DCO подобны и . Отсюда
получаем равенства АО· OD=AB· CD=ab  АО=OD= и AD=2.

А
в следующих двух задачах учащиеся должны вспомнить свойства вписанных и
описанных четырехугольников.

Задача
4. На стороне ВС параллелограмма ABCD выбрана такая точка Е, что =2. Известно,
что трапеция AECD обладает следующими свойствами:

1)
в нее можно вписать окружность;

2)
около нее можно описать окружность.

Найти
величину угла BAD.

В силу
свойств, которыми обладает трапеция AECD (рис.4), она равнобокая (АЕ=CD) и
2АЕ=ЕС+AD.

Пусть ВС=3а, тогда BE=2a, EC=a  2AE=EC+AD=4a  CD=АЕ=2a.

Таким
образом,  BEA - равносторонний   ABC=60 
 BAD=120 .

Далеко
не все учащиеся могут доказать, почему трапеция, около которой можно описать
окружность, является равнобокой.

Задача
5.Сумма углов при основании ВС трапеции ABCD равна . Найти
величину , если
известно, что =10 и в
трапецию ABCD можно вписать окружность.

Пусть CF
 AB (рис.5), тогда CF=AB и в силу условия задачи следует,

что
 FCD=.

По
теореме косинусов

FD2=FC2+СD2-2FC·
СDcos 
(AD–BC)2=AB2+СD2– AB· СD. (1)

Так
как в трапецию ABCD можно вписать окружность, то

AD+BC=AB+CD
 (AD+BC)2=(AB+СD)2. (2)

Разделив
равенство (1) на равенство (2), получим

.

Разделив
далее числитель и знаменатель левой дроби на произведение AD· BC, а правой
части - на AB· СD, получим

.

Откуда,
положив =t, и
учитывая, что =10, имеем
t=7.

В
этой задаче при неудачном выборе решения оно может оказаться очень громоздким.

Весьма
поучительно, на наш взгляд, решение следующей задачи.

Задача
6. В прямоугольном треугольнике АВС из вершины прямого угла С проведена
биссектриса CL и медиана СМ. Найти площадь треугольника АВС, если LM=a, CM=b.

Пусть АС=х и
ВС=у , где х>y (рис.6), тогда х2+у2=4b2, и по свойству биссектрисы  LB=AB= и,
следовательно, ML=MB–LB=b–=.

Таким
образом, приходим к системе

.

Решая
это уравнение относительно ху, находим S ABC= =.

Следует
обратить внимание учащихся на то, что из полученной системы уравнений искать
значения переменных х и · у совершенно излишне.

Задача
7. Основание равнобедренного треугольника равно 10 см, проведенная к нему
высота - 12 см. Вершины треугольника служат центрами кругов, каждый из которых
касается двух других внешним образом. Найти радиусы кругов, которые касаются
трех указанных кругов внешним и внутренним образом.

Пусть e, f, d,
k, h - точки касания, радиус окружности с центром в точке О1 равен r, а с
центром в точке О2 - R (рис.7). Так как AD=5, АВ=13,

то
BE=8, BО1=8+r, AО1=5+r, О1D=4–r.

Из
прямоугольного треугольника AO1D (5+r)2=25+(4–r)2, 18r=16, r=.

ВО2=R–8,
О2D=12–(R–8)=20–R, О2A=R–5,

и,
следовательно, из прямоугольного треугольника АО2D имеем

(R–5)2=(20–R)2+25
 R==13.

Здесь
следует напомнить учащимся, что прямая, проходящая через центры двух касающихся
окружностей, проходит через точку их касания.

В
заключение приведем одну задачу на доказательство, которая требует от учащихся
достаточно высокой логической культуры.

Задача
8. Докажите, что треугольник является равнобедренным в том и только в том
случае, когда равны биссектрисы двух внутренних углов.

Если
в треугольнике АВС (рис.6) АВ=ВС, то углы А и С равны и равны треугольники ВАЕ
и ВСD, так как  В - общий и  ВАЕ= ВСD, следовательно,
АЕ=СD.

Докажем
справедливость обратного утверждения. Пусть биссектрисы AE и CD углов А и С
треугольника АВС равны. Докажем, что  А= С. S АВС=S
ВАЕ+S ЕАС  АВ· АС· sinА=АВ· АЕ· sin+АЕ· АС· sin  2·
АВ· АСcos=(АВ+АС)АЕ 
АЕ=.

Разделив
числитель и знаменатель дроби на произведение АВ· АС и обозначив

АВ=с,
АС=b, ВС=a, получим , аналогично,
биссектриса .

Если
допустить, что  А  С, например,  А>cos и а> 
AE>CD, получили противоречие.

Приведенные
в статье задачи предлагались на вступительных экзаменах в различных вузах
России, в том числе, в Ярославском госуниверситете.
Список литературы

Пойа
Д., Как решать задачу, М.: Учпедгиз,1961,207 с.

Смирнов
Е.И., Технология наглядно-модельного обучения математике, Ярославль,1997,323с.

Чаплыгин
В.Ф., Чаплыгина Н.Б., Задачи вступительных экзаменов по математике, Ярославль,
1991,140с.

Чаплыгин
В.Ф., Чаплыгина Н.Б., Задачи вступительных экзаменов по алгебре и геометрии,
Ярославль, 1999,112с.

Сборник
задач по математике для поступающих в вузы (под ред. Прилепко А.И.), М.: Высшая
школа,1989,271с.

Зафиевский
А.В., Вступительные экзамены по математике в 1998году, Ярославль, 1999,36с.

Лидский
В.Б., Овсянников Л.В., Тулайков А.Н., Шабунин М.Н., Задачи по элементарной
математике, М.: Физматгиз, 1960, 463с.

Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.yspu.yar.ru


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.