理解三角形“四心”要“一意”,巧解習(xí)題勿“三心”又“二意”

廣州大學(xué)附屬中學(xué)(510050) 韓智明

理解三角形“四心”要“一意”,巧解習(xí)題勿“三心”又“二意”

廣州大學(xué)附屬中學(xué)(510050) 韓智明

從初中學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)開始,學(xué)生就對三角形的“四心”(即:重心、垂心、外心、內(nèi)心)有了初步的認(rèn)識和理解.進(jìn)入高中后,特別是學(xué)習(xí)向量知識以后,以向量為載體對三角形“四心”有關(guān)問題進(jìn)行了深入的研究,大量的且不同形式的習(xí)題出現(xiàn),沖擊著廣大師生的大腦.筆者從事高中數(shù)學(xué)教學(xué)多年,發(fā)現(xiàn)這塊知識學(xué)生很難把握,很多老師在平時(shí)的教學(xué)中雖然也有重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)和講解,但感覺還是不夠系統(tǒng),沒有從本質(zhì)上揭示它們之間所蘊(yùn)含的內(nèi)在聯(lián)系,其實(shí)通過探究不難發(fā)現(xiàn)三角形的“四心”的向量表示有著統(tǒng)一的形式,本文就從三角形的“四心”向量統(tǒng)一表示形式及其相關(guān)結(jié)論入手,巧解一類與其有關(guān)的習(xí)題.

先看看一個(gè)引理的證明:

略解:由結(jié)論1、結(jié)論3和結(jié)論4可知,點(diǎn)G,N,P分別是△ABC的重心、外心和內(nèi)心.故A正確.

點(diǎn)評:通過以上例題幾種解析方法發(fā)現(xiàn),當(dāng)知道和理解三角形“四心”向量統(tǒng)一形式后,利用結(jié)論來判斷,可以簡化解題步驟,達(dá)到事半功倍的效果.

下面以題組的形式舉例說明:

題1 已知A,B,C是平面上不共線三個(gè)點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)P滿足

則P點(diǎn)的軌跡一定通過△ABC的( )

A.外心 B.內(nèi)心 C.重心 D.垂心

題2 已知A,B,C是平面上不共線三個(gè)點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)P滿足

則P點(diǎn)的軌跡一定通過△ABC的( )

A.外心 B.內(nèi)心 C.重心 D.垂心

題3已知A,B,C是平面上不共線三個(gè)點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)P滿足

則P點(diǎn)的軌跡一定通過△ABC的( )

A.外心 B.內(nèi)心 C.重心 D.垂心

題4 已知A,B,C是平面上不共線三個(gè)點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)P滿足

則P點(diǎn)的軌跡一定通過△ABC的( )

A.外心 B.內(nèi)心 C.重心 D.垂心

以上題組1 3的解析方法,相信在學(xué)習(xí)中,很多師生都是這種解法,牢牢把握出題者的意圖,分析向量的幾何意義,結(jié)合選擇題的特殊性,不失為一種解題好策略,但縱觀這類題組,結(jié)合三角形“四心”向量的統(tǒng)一表示形式及其相關(guān)結(jié)論,我們可以嘗試更為深入地探究這一類題組的解法.

點(diǎn)評:通過題組1～4的另解發(fā)現(xiàn),熟知三角形“四心”向量統(tǒng)一形式及其相關(guān)結(jié)論,我們可以更加深入地理解向量與三角形的內(nèi)在聯(lián)系,充分挖掘習(xí)題中隱含的熟悉的結(jié)構(gòu)模式,使得問題迎刃而解.

變式題組:

變式1已知A,B,C是平面上不共線三個(gè)點(diǎn),若動(dòng)點(diǎn)P滿足

則直線AP一定過△ABC的( )

A.重心 B.垂心 C.外心 D.內(nèi)心

變式2已知A,B,C是平面內(nèi)不共線三點(diǎn),若動(dòng)點(diǎn)P滿足

λ∈[0,+∞),則P點(diǎn)的軌跡一定通過△ABC的( )

A.重心 B.垂心 C.外心 D.內(nèi)心

A.重心 B.垂心 C.外心 D.內(nèi)心

A.重心 B.垂心 C.外心 D.內(nèi)心

由結(jié)論1’知直線AP一定過△ABC的重心,故C正確.

點(diǎn)評:以上變式1～4對三角形“四心”的向量表示加以重組和改裝,終究還是改變不了向量的本質(zhì),仔細(xì)剖析還是可以轉(zhuǎn)化為三角形“四心”向量表示的統(tǒng)一形式,通過其統(tǒng)一形式及其相關(guān)結(jié)論進(jìn)行巧解.

通過以上對三角形“四心”向量表示的統(tǒng)一形式及其相關(guān)變式結(jié)論的探究,結(jié)合題組和變式題組的解題方法的對比,我們對三角形“四心”向量表示的統(tǒng)一形式的認(rèn)識就會更進(jìn)一步加深,發(fā)現(xiàn)三角形“四心”問題在本質(zhì)上其實(shí)就只有一種統(tǒng)一的向量形式,故在解決這一類習(xí)題時(shí)即對待三角形“四心”相關(guān)習(xí)題時(shí),要觀察形式,探究本質(zhì),對比模式,形式上雖然是“四心”,究其本質(zhì)就是“一意”.真可謂解決三角形“四心”要“一意”,巧解習(xí)題切勿“三心”又“二意”.

[1]吳時(shí)月.三角形“四心”的向量形式及其統(tǒng)一形式的再審視[J].中學(xué)數(shù)學(xué)研究,2015(12).

[2]汪華.三角形“四心”的向量統(tǒng)一形式[J].數(shù)學(xué)教育研究,2011(4).