对称地处理对称性问题

来源 :中学数学杂志(初中版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhhc1987
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  我们知道,等腰三角形两腰上的高相等,中线相等,两底角的平分线相等.其逆命题也成立.这就是对称性.如线段中垂线定理,角平分线定理,平行线及圆的相关定理也都是可逆的.这也是反身性.但是,由于角平分线与高线和中线相比条件明显弱化(没有垂足,中点的具体直观性及其与边的直接联系),导致了Steiner-Lehmes定理证明的难度.但因此也引起数学爱好者的广泛关注,人们潜心于该定理不同证法的探究及形式多样的引申,几十年来趋之若鹜.其中,尤以比例性质、相似、圆幂定理、正弦定理、角平分线定理、面积法(共边定理,共角定理)和繁琐的代数证法居多.笔者认为,从初中数学教学的角度考虑,这些证法都显得深难偏繁,于初中数学教学不宜.因此,斯坦纳—雷米欧斯定理在现行中学数学课程中淡出,几乎销声匿迹,可见一斑.作为一线的初中数学教师,笔者认为,还是利用等腰三角形的对称性“等边对等角”的推论“大边对大角”予以反证之最宜.现简介如下,供读者参考.不当之处,请指正.
   定理有两条角平分线相等的三角形是等腰三角形.(已知求证略)
   引理1 同一三角形中,大边对大角.逆之亦是.(证明略)
   引理2 两个三角形若有两边对应相等,则夹角大者第三边也较大.
   其实,这是“等边对等角”的直接推论.略证如下.
   如图1,△ABC和△ABD中,AC=AD,∠BAC>∠BAD,连接CD,有∠ACD=∠ADC,而∠BCD<∠ACD, ∠BDC>∠ADC,所以,BC>BD获证.
   现在用反证法证明定理:
   如图2,假设AB>AC,则∠ACB>∠ABC(引理1),进而有∠1>∠2,又已知BE=CD,所以BD>CE(引理2);平移BE至DF,连接EF、CF可得∠3=∠2,DF=BE=CD,EF=BD>CE,所以∠5>∠4,于是有∠DCF>∠DFC,故DF>DC,这与DF=DC矛盾.可见假设AB>AC错误;同理,AB<AC也不成立.即AB=AC获证.斯坦纳-雷米欧斯定理证毕.
   它的简明快捷源于其对称的反身性,可逆性.“对称地处理对称性问题”这一思想方法可能比证明本身更重要!
   为此,呼吁一下:还等腰三角形一个完整的轴对称体系,也让这一久违的定理回归故里,在初中平面几何课程中得以重现.
   作者简介:程诗春,男,1955年生,湖北省京山县人. 中学数学特级教师. 主要从事初中数学课程研究. 发表十余篇论文.
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