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数学思想和方法是数学基础知识、基本技能的本质体现,是形成数学能力、数学意识的桥梁,是灵活应用数学知识、技能的灵魂.因此,在解三角形问题的过程中准确快捷的关键是正确运用数学思想方法.这里对三角形解题时常用的分类讨论思想、整体思想、方程思想、转化思想、数形结合思想等举例予以说明,以供同学们学习时参考应用.
一、分类讨论思想
由于题目的约束较弱(条件趋一般)或图形位置的变化常常使同一问题具有多种形态,因而有必要考查全面(所有不同情况)才能把握问题的实质.此种情况下应当进行适当分类,就每种情形研究讨论结论的正确性.
例1 在等腰三角形中,一腰上的中线把它的周长分为15cm和6cm两部分,求三角形各边的长.
分析:要注意等腰三角形有两边相等,一腰上的中线把它的腰分成的两段相等.由于问题中未指明哪一段为15cm,哪一段为6cm,故需分类讨论.
解:设腰长为xcm,底边为ycm,即AB=x,
则AD=CD=0.5x,BC=y,
(1)当x+0.5x=6时,
则y+0.5x=15,
由x+0.5x=6得x=4.
把x=4代入y+0.5x=15得y=13.
因为4+4<13,所以不能构成三角形.
(2)当x+0.5x=15时,则y+0.5x=6.
由x+0.5x=15得x=10.把x=10代入y+0.5x=6得y=1,又10+1>10,符合题意,所以三角形三边分别为10cm、10cm、1cm.
例2 已知非直角三角形ABC中,∠A=45°,高BD和CE所在直线交于H,求∠BHC的度数.
分析:三角形的形状不同,高的交点的位置也就不同.高的交点可能在三角形内部,也可能在三角形外部,故应分两种情况加以讨论.
解:(1)当△ABC为锐角三角形时(图2),
∵BD、CE是△ABC的高,∠A=45°,
∴∠ADB=∠BEH =90°.
在△ABD中,∠ABD
=180°-90°-45°=45°.
∵∠BHC是△BHE的外角,
∴∠BHC=90°+45°=135°;
(2)当△ABC为钝角三角形时(图3),
∵H是△ABC两条高所在直线的交点,∠A=45°,
∴∠ABD=180°-90°-45°=45°.
在Rt△BEH中,
∠BHC=180°-
90°-45°=45°.
∴∠BHC的度数是135°或45°.
注意:涉及三角形高的问题,常常会因为高的位置而需要讨论,否则就会漏解.
二、 整体思想
研究某些数学问题时,往往不是以问题的某个组成部分为着眼点,而是将待解决的问题看作一个整体,通过研究问题的整体形式、整体结构做整体处理后,达到解决问题的目的.
例3 如图4(见下版),求∠A+∠B+∠C+∠D+∠E+∠F+∠G的度数.
分析:观察图形可得,图形由一个四边形和一个三角形构成,可根据四边形和三角形的内角和定理求度数之和.
解:因为∠A+∠C+∠E=180°,又因为∠B+∠D+∠F+∠G=360°,
所以∠A+∠B+∠C+∠D+∠E+∠F+∠G=540°.
点拨:例题中若直接求出每一个角的度数再求其和显然是做不到的.因此,设法整体求值是解题的关键.事实上,有些数学问题,如果从局部去考虑,拘泥于常规,则举步维艰.如果从全局着手,突破常规,则会柳暗花明.
三、 方程思想
求值时,当问题不能直接求出时,一般需要设未知数继之建立方程.用解方程的方法求出结果,这也是解题中常见的具有导向作用的一种思想.
例4 如图5,在△ABC中,∠B=∠C,∠1=∠2,∠BAD=40°.求∠EDC的度数.
分析:利用三角形的外角性质,设法建立关于∠EDC的方程.
解:设∠EDC=x.
因为∠1是△DEC的外角,所以∠1=x+∠C.
又因为∠1=∠2,所以∠2=x+∠C.
又因为∠ADC是△ABD的外角,所以∠ADC=∠B+∠BAD.
所以∠B+∠BAD=∠2+x,即∠B+40°=∠C+2x.
因为∠B=∠C,所以2x=40°,解得x=20°.
点拨:方程是解决很多数学问题的重要工具,很多数学问题可以通过构造方程而获解.事实上,用设未知数的方法表示所求,可使计算过程书写简便,也易于表明角与角之间的关系.
四、转化思想
用简单、已学过的知识解决复杂、未知的知识,把复杂的问题转化为简单的问题,将陌生的问题转化为熟悉的问题来解.这种解题思想叫转化思想.
例5 如图6,求五角星各顶角之和.
分析:因为∠A、∠B、∠C、∠D、∠E较分散,本例中又不知其度数,因此,应设法将它们集中起来,将问题转化为三角形来处理.根据三角形外角性质和内角和定理可以求解.
解:因为∠1=∠C+∠E,
∠2=∠B+∠D,
又因为∠1+∠2+∠A=180°,
所以∠A+∠B+∠C+∠D+∠E=180°.
点拨:此题还可以连接CD求解.当我们求多个角之和不能直接计算时,应考虑转化为三角形求解.
五、 数形结合思想
例6 如图7,在△ABC中,已知AD是角平分线,∠B=60°,∠C=45°,求∠ADB和∠ADC的度数.
分析:在△ABD中,∠ADB是一个内角,它等于180°-∠B-∠BAD,故求出∠BAD即可求出∠ADB的度数,这由已知条件不难求得;同理可求出∠ADC的度数.
解:在△ABC中,
∵∠B=60°,∠C=45°,∠B+∠C+∠BAC=180°,
∴∠BAC=180°-∠B-∠C=180°-60°-45°=75°.
又∵AD是角平分线,
∴∠BAD=∠DAC=
在△ABD中,
∠ADB=180°-∠B-∠BAD
=180°-60°-37.5°=82.5°.
同理∠ADC=180°-∠C-∠DAC
=180°-45°-37.5°=97.5°.
点拨:几何与代数是患难兄弟,密不可分.在求解几何题中,通常数与形要结合起来才能打开思路,进行运算.否则,一头雾水,扑朔迷离,茫然不知所措.
一、分类讨论思想
由于题目的约束较弱(条件趋一般)或图形位置的变化常常使同一问题具有多种形态,因而有必要考查全面(所有不同情况)才能把握问题的实质.此种情况下应当进行适当分类,就每种情形研究讨论结论的正确性.
例1 在等腰三角形中,一腰上的中线把它的周长分为15cm和6cm两部分,求三角形各边的长.
分析:要注意等腰三角形有两边相等,一腰上的中线把它的腰分成的两段相等.由于问题中未指明哪一段为15cm,哪一段为6cm,故需分类讨论.
解:设腰长为xcm,底边为ycm,即AB=x,
则AD=CD=0.5x,BC=y,
(1)当x+0.5x=6时,
则y+0.5x=15,
由x+0.5x=6得x=4.
把x=4代入y+0.5x=15得y=13.
因为4+4<13,所以不能构成三角形.
(2)当x+0.5x=15时,则y+0.5x=6.
由x+0.5x=15得x=10.把x=10代入y+0.5x=6得y=1,又10+1>10,符合题意,所以三角形三边分别为10cm、10cm、1cm.
例2 已知非直角三角形ABC中,∠A=45°,高BD和CE所在直线交于H,求∠BHC的度数.
分析:三角形的形状不同,高的交点的位置也就不同.高的交点可能在三角形内部,也可能在三角形外部,故应分两种情况加以讨论.
解:(1)当△ABC为锐角三角形时(图2),
∵BD、CE是△ABC的高,∠A=45°,
∴∠ADB=∠BEH =90°.
在△ABD中,∠ABD
=180°-90°-45°=45°.
∵∠BHC是△BHE的外角,
∴∠BHC=90°+45°=135°;
(2)当△ABC为钝角三角形时(图3),
∵H是△ABC两条高所在直线的交点,∠A=45°,
∴∠ABD=180°-90°-45°=45°.
在Rt△BEH中,
∠BHC=180°-
90°-45°=45°.
∴∠BHC的度数是135°或45°.
注意:涉及三角形高的问题,常常会因为高的位置而需要讨论,否则就会漏解.
二、 整体思想
研究某些数学问题时,往往不是以问题的某个组成部分为着眼点,而是将待解决的问题看作一个整体,通过研究问题的整体形式、整体结构做整体处理后,达到解决问题的目的.
例3 如图4(见下版),求∠A+∠B+∠C+∠D+∠E+∠F+∠G的度数.
分析:观察图形可得,图形由一个四边形和一个三角形构成,可根据四边形和三角形的内角和定理求度数之和.
解:因为∠A+∠C+∠E=180°,又因为∠B+∠D+∠F+∠G=360°,
所以∠A+∠B+∠C+∠D+∠E+∠F+∠G=540°.
点拨:例题中若直接求出每一个角的度数再求其和显然是做不到的.因此,设法整体求值是解题的关键.事实上,有些数学问题,如果从局部去考虑,拘泥于常规,则举步维艰.如果从全局着手,突破常规,则会柳暗花明.
三、 方程思想
求值时,当问题不能直接求出时,一般需要设未知数继之建立方程.用解方程的方法求出结果,这也是解题中常见的具有导向作用的一种思想.
例4 如图5,在△ABC中,∠B=∠C,∠1=∠2,∠BAD=40°.求∠EDC的度数.
分析:利用三角形的外角性质,设法建立关于∠EDC的方程.
解:设∠EDC=x.
因为∠1是△DEC的外角,所以∠1=x+∠C.
又因为∠1=∠2,所以∠2=x+∠C.
又因为∠ADC是△ABD的外角,所以∠ADC=∠B+∠BAD.
所以∠B+∠BAD=∠2+x,即∠B+40°=∠C+2x.
因为∠B=∠C,所以2x=40°,解得x=20°.
点拨:方程是解决很多数学问题的重要工具,很多数学问题可以通过构造方程而获解.事实上,用设未知数的方法表示所求,可使计算过程书写简便,也易于表明角与角之间的关系.
四、转化思想
用简单、已学过的知识解决复杂、未知的知识,把复杂的问题转化为简单的问题,将陌生的问题转化为熟悉的问题来解.这种解题思想叫转化思想.
例5 如图6,求五角星各顶角之和.
分析:因为∠A、∠B、∠C、∠D、∠E较分散,本例中又不知其度数,因此,应设法将它们集中起来,将问题转化为三角形来处理.根据三角形外角性质和内角和定理可以求解.
解:因为∠1=∠C+∠E,
∠2=∠B+∠D,
又因为∠1+∠2+∠A=180°,
所以∠A+∠B+∠C+∠D+∠E=180°.
点拨:此题还可以连接CD求解.当我们求多个角之和不能直接计算时,应考虑转化为三角形求解.
五、 数形结合思想
例6 如图7,在△ABC中,已知AD是角平分线,∠B=60°,∠C=45°,求∠ADB和∠ADC的度数.
分析:在△ABD中,∠ADB是一个内角,它等于180°-∠B-∠BAD,故求出∠BAD即可求出∠ADB的度数,这由已知条件不难求得;同理可求出∠ADC的度数.
解:在△ABC中,
∵∠B=60°,∠C=45°,∠B+∠C+∠BAC=180°,
∴∠BAC=180°-∠B-∠C=180°-60°-45°=75°.
又∵AD是角平分线,
∴∠BAD=∠DAC=
在△ABD中,
∠ADB=180°-∠B-∠BAD
=180°-60°-37.5°=82.5°.
同理∠ADC=180°-∠C-∠DAC
=180°-45°-37.5°=97.5°.
点拨:几何与代数是患难兄弟,密不可分.在求解几何题中,通常数与形要结合起来才能打开思路,进行运算.否则,一头雾水,扑朔迷离,茫然不知所措.