初中数学几何证明解题思路探析

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  [摘 要] 几何比纯代数知识更为复杂,几何证明题不仅涉及计算,对于学生的逻辑思维能力也是巨大的考验. 在教学中,教师应着重分析常见的几何证明解题思路与解题方法.
  [关键词] 初中数学;几何证明;解题思路;人教版
  初中几何证明解题基本思路
  (一)仔细读题,理清题意
  几何证明题以几何定理为基础,通过对已知条件进行分析,推导出题目给定的结论. 几何证明题的难点在于用已知的定理不能直接推导出答案,这也就造成部分学生知道定理但还是不会证明. 在这样的情况下,教师需要做的就是鼓励学生分析题目条件,结合自身掌握的定理,充分利用已知条件,有时候也可以通过结论倒推条件,将思考过程用几何证明的规范语言反过来写一遍就是证明过程. 在这个过程中,学生的联想能力、逻辑思维能力都得到了提升.
  例如,人教版九年级数学上册第24章“圆”中有这样一道习题:
  已知AB为圆O的直径,ED与圆O相切于点C,AC是弦,满足AD⊥CE,垂足为D,求证:∠BAD被AC平分.
  在读题时,看到“AB为圆O的直径”这一条件,就要知道∠ACB=90°;“ED与圆O相切于点C”这一条件可以说明OC⊥ED且∠ACD=∠B. 通过对已知条件进行转化,能够得到证明需要的图形关系,最终将本题解答出来.
  (二)识图,解析图形
  多数的几何证明题涉及的图形都比较复杂,并不是所有图形都会用到,有实际作用的只是其中一部分. 因此,教师要指导学生学会简化图形,掌握分解以及组合的解题技巧. 学生在面对复杂的几何图形时如果表现出较强的畏难情绪,无法展开联想或者一点解答思路也没有,教师就需要给予适当的帮助,指导学生弄明白复杂的几何图形由哪些基本图形组成,这些基本图形分别具备哪些重要性质,有什么规律. 长此以往,学生在遇到比较复杂的几何题时就会自主地进行分析,对一些常见的基本图形会产生熟知感,便于解题思路的形成.
  (三)审题,明确要求
  在解决几何证明的问题时,学生看到题目后的第一感觉往往就是去找解题的关键,当然这种感觉的产生是建立在认真读题、读图的基础上的. 只有做好这两方面的准备,学生的思维才会打开. 在进行几何证明题的训练时,教师要指导学生坚持这种思考方式,在掌握基础知识的前提下充分锻炼思维张性. 时间一长,学生在能解答好几何题的基础上,对其他题型也能做到有的放矢,部分学习能力较强、思维较活跃的学生在解题过程中能充分利用几何知识,大大简化求解过程.
  还是以上面的习题为例,学生在老师的指导下得出∠BAC=∠CAD,即本题证明完毕. 但如果学生不看清楚要求,就会继续做下去,继而得出其他结论,比如△ACB∽△ADC,=,最终得出AC2=AB×AD.
  (四)准确书写,规范解答
  并不是所有的几何题都具备较大难度,学习内容的设置肯定是难易结合的. 尽管如此,部分学生在书写时过于随意,证明过程不规范,使得整个推导过程缺乏条理性. 因此,教师要重视学生几何语言的规范性,在日常的作业中就要严格要求,引导学生锻炼文字组织能力,教导学生书写证明过程要依据思路展开,遵循几何证明题的书写规则. 下面以人教版九年级数学下册第27章“相似”为例,展示规范的几何证明过程.
  1. 题干要求
  如图2,在△ABC中,DE∥BC,且DE分别交AB,AC于点D,E,试证明△ABC與△ADE相似.
  2. 分析演绎
  易知,△ADE与△ABC相似,因此可以采用相似的定义进行证明,即证明∠A=∠A,∠ADE=∠B,∠AED=∠C,==. 因为DE不在△ABC的边BC上,不能直接利用结论. 但从要证明的=可以看出,除DE外,AE,AC,BC都在△ABC的边上,只需将DE平移到BC边上去,使得BF=DE,再证明=就可以了. 只要过点E作EF∥AB,交BC于点F,BF就是平移DE所得到的线段.
  3. 解答过程
  因为DE∥BC,
  所以∠ADE=∠B,∠AED=∠C.
  过点E作EF∥AB,交BC于点F,
  因为DE∥BC,EF∥AB,
  所以=,=.
  因为 四边形DBFE是平行四边形,
  所以 BF=DE.
  所以=.
  所以==.
  因为∠A=∠A,
  所以△ABC∽△ADE.
  (四)学习反思,总结经验
  由于几何证明题条件较多,图像较复杂,因此部分学生在完成证明后就彻底松懈了,但是解题过程到这里并没有完全结束,一个完整的解答过程还包含解析验证. 在日常的解题过程中,老师就需要引导学生养成答题后二次审题的习惯,重新审题,确定题目中没有其他的隐含条件. 在这个过程中学生会收获到更多的知识,同时也是对其学习思维的有效巩固. 通过学习反思,学生能够对自己的证明过程进行核查,强化了学生的信息收集、问题解析能力.
  初中几何证明解题思考方法
  (一)综合法
  综合法指的就是充分利用已知条件,在个人分析的基础上,结合相应几何内容的定义、定理以及法则等知识,一步步向需要证明的结论推进,最终推导出命题的结论.
  1. 题干要求
  如图4,已知AB,CD相交于O,△ACO≌△BDO,AE=BF,求证:CE=FD.
  2. 分析演绎
  对题干进行观察分析,本题适用综合法进行证明.
  AB、CD相交于O?圯∠AOC=∠BOD,
  △ACO≌△BDO?圯
  CO=DOAO=BOAE=BF?摇?圯EO=FO
  ?圯△ECO≌△FDO?圯CE=DF.   按照这一思考过程进行解答,就能得到本题的证明结果.
  (二)分析法
  从一定程度上来说,分析法就是综合法的逆过程,首先就是从待证明的结论出发,假设命题为真,分析命题为真的原因,探求命题成立的条件,像这样一步步逆推,向已知条件靠拢,最终回归到证明过程需要的条件以及题目的已知条件上.
  1. 题干要求
  如图5,已知AB∥DE,AC∥DF,BE=CF,求证:AB=DE,AC=DF.
  2. 分析演绎
  在本题中,欲证AB=DE,AC=DF,即证△ABC≌△DEF,
  AB=DEAC=DF △ABC≌△DEF∠B=∠DEFAB∥DEBC=EFBE=CF∠ACB=∠FAC∥DF
  (三)聯想法
  除了以上方法,联想法也比较常用. 在解题过程中,学生需要联想题目和其他题目有没有相同的地方. 如果有,可以试着把之前题目的解法运用到待证明的题目中,当然这个联想过程是需要学生注意不同题目之间的不同点的,万不可盲目套用. 例如在解答平面几何题时,我们经常会遇到示意图复杂或无规律的情况,这就使得题目的已知条件无法与结论产生联系. 在这种情况下,可以试着添加辅助线,构造出基本图形来加强已知条件与待证结论之间的联系. 辅助线的画法因题而异,但是常用的画法并不多,因此很多题型之间存在共同之处.
  1. 题干要求
  如图6,已知在△ABC中,AB=AC,D是CB延长线上的一点,∠ADB=60°,E是AD上的一点,且有DE=DB,求证:AE=BE BC.
  2. 分析演绎
  要证明一条线段等于其他两条线段长度之和,最容易想到的处理方法就是把两条线段通过各种方式移到一起,先得到两条线段的“和”,然后再证明题目中的相等关系. 而证明两条线段相等的方法比较固定,可以借助三角形的全等来证明. 因此,本题的关键就是添加辅助线并构造全等三角形.
  3. 解答过程
  将DC延长至F,使CF=BD,连接AF.
  因为 AB=AC,
  所以∠ABC=∠ACB.
  因为∠ABC ∠ABD=180°,∠ACB ∠ACF=180°,
  所以∠ABD=∠ACF.
  所以△ABD≌△ACF.
  所以 AD=AF.
  因为∠D=60°,
  所以△ADF是等边三角形,
  所以 AD=DF,AE=BF.
  因为BE=DB=CF,
  所以 AE=BE BC.
  结语
  在初中数学教学的过程中,如果不讲求方法的科学性,学生解决问题就无从下手,不知怎么解答. 因此,教师一定要不断反思总结,优化自身的教学方式,坚持因材施教,追求教学的实效性,通过科学的练习引导学生自主归纳总结解题思路. 本文系统地分析了几何证明题的解题思路,列举了几种常见的几何证明解题思路与解题方法,希望能够对广大的中学教师与学生形成参考.
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