悖论的背后

发表时间:2020/6/30   来源:《教育学文摘》2020年35卷第6期   作者:李俊芳
[导读] 8=9,看到这个“等式”,相信您会忍不住发笑:这可能吗?
        8=9,看到这个“等式”,相信您会忍不住发笑:这可能吗?任何稍有数学常识的人,都会发笑,一点都不奇怪。到底是怎么发生的呢?难道会有什么秘密不成?让我用下面的问题为你揭密.
        题目来自浙教版八年级上册第一章《认识三角形》,第一次月考题:
    
        方法一:
       

        (2)如图4,作DQ∥AC交BE于点Q,


        还是8=9!从数学角度来看,这是不可能发生的,但看看这些解法,都没有错!这种貌似正确,又明显与数学原理或数学逻辑相违背的结论,乍一看,反驳起来还比较困难,这样的命题,就是悖论。上面的问题既然是悖论,肯定是假命题,到底错在哪儿呢?怎么反驳呢?
        其实细心的您从两个不同的解法可以看出些端倪来:
        方法一,充分使用了两个已知数据2和6,以及线段的比例关系,仅仅只使用八年级学生的知识,即三角形的面积比与线段比的关系;
        而方法二,通过相似和平行线分线段成比例,分别得到F分AD和分BE所得比例,然后使用数据2得到一次面积值,又使用6得到一次面积值!这就是说方法二(1)中条件“=6”是多余的,而方法二(2)中条件“=2”这个条件是多余的!于是作以下简单的探究:
        探究一:去掉条件“=6”,八年级学生还能做吗?
        探究二:去掉条件“=2”,八年级学生还能做吗?
        实际上这两个探究是同一个问题,解法比较简单都是借助参数即可
       
       
       
       
       
     
  根据以上解法,既然所得结果不一样,又是在分别孤立的条件求得结果8和9,充分说明:这两个条件其实是多余了一个,即,条件“=6”和“=2”是不能同生共存的!同时也说明:这两个三角形面积之间肯定不是3倍关系!对本题目的修改建议:删掉其中一个条件,答案就能唯一。那么“”和“”有什么数量关系?!结合探究二,做如下简单的研究即可.
     
        真相大白,悖论的出现:主要原因是这两个三角形面积的比例关系!
        在原三角形中,除要求的三角形面积之外,还有一个四边形面积,有必要进行如下的研究,把它们的关系全部整理如下:
        探究四:如图7,点D、E在两边上的位置不发生变动的时候,只要知道图中任一个三角形的面积,其它的三角形面积均可求出.
        这个悖论引起的问题,已经全部解决,最后,有必要把这个结论推广到一般情况.
        探究五:如图8,变动D、E的位置,普及到一般情况:若,,其中、均为大于0的常数,求 .
       
     
        后记:这个悖论的出现,主要是因为数据的多余,或者说是数据错误造成的,如果我们教师很清楚这些面积的关系,这是可以避免的.其实,在我们教师的实际教学中,难免会出现这种情况:为了说明一个问题,举个具有实战价值的例了,而例子中的数据有时未必经得起推敲,这是正常不过的事情。教学过程中,如果故意设置这样的错误,我觉得,这不仅仅可以检测学生上课的专注度和学习的深入度,还能够引发学生探究:更正为科学合理的数据,也能够提高学生质疑的能力。但是,考试中是不能出现这种情况的,因为这不仅仅是浪费学生的时间,还在考试的过程对学生的心理进行了折磨.当然我们做老师的,应该多研究这种现象,对我们自身教学水平也会有一定的提升。
        但是,做为数学问题本身,存在悖论就是存在“缺憾”,却在不经意间给匀提供了研究的空间,让数学的数之美、形之美,能够真真实实展现在意料之外,而又在教材允许之中,这对学生来说,往往可以成为激发他们学习兴趣的导火索,在探究的过程中,获得逻辑推理带来的愉悦,甚至是兴奋,这不正是我们老师最喜欢的现象吗?
        题外话:如图9显示的是一个边长为8的正方形,分成两个直角三角形和两个直角梯形(如图9左),然后重新拼接成一个边长为5和13的矩形(如图9右),于是有了一个“漂亮”的结论“64=65”(现在网上也有相关解答和论述).

        这是很多年前,在我校图书室的一本《中小学数学》杂志上,看到过的问题.记得那里很兴奋,刚好 我教的是八年级,展示给学生以后,他们觉得好神奇.当有学生提出怀疑的时候,我说这是一本杂志上登的,会有错?后来同学们有种受骗的感觉,很鄙视我的盲从.第二天有学生拿着自己做的纸板模型:“看,中间有一个小小的狭缝,应该就是1吧”……在后来的数学课上,我表扬这个孩子的做法,然后郑重其事的就:“这就是悖论!”还给他们讲了关于苏格拉底先生与自己朋友开玩笑的悖论故事,孩子们兴趣大涨,感觉数学怎么这么有意思呢,以前怎么没有发现!当同学们说除了这种操作的方式,还有其它方法吗?“用相似可以证明三点是否共线问题!”后来短短的两周时间,竟然有大批的学生自学完九年级上册“相似三角形”这一章,而且有好多孩子来跟我探讨如何用相似解决三点共线问题……
       
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