利用对称性解题的一点思考

发表时间:2021/6/8   来源:《现代中小学教育》2021年5月上   作者:李甫博
[导读] 生活中数学无所不在,哪里有数学,哪里就有美。对称美是数学美的一个方面,对称关系广泛存在于数学问题当中,充分利用对称的原理,往往能使问题更简便地得到解决。本文是笔者通过几个比较典型的例子,对数学中所特有的对称的美作一些简单的归类和总结。

浙江省苍南县灵溪中学(苍南县三禾高级中学)李甫博      325800

摘要:生活中数学无所不在,哪里有数学,哪里就有美。对称美是数学美的一个方面,对称关系广泛存在于数学问题当中,充分利用对称的原理,往往能使问题更简便地得到解决。本文是笔者通过几个比较典型的例子,对数学中所特有的对称的美作一些简单的归类和总结。
关键词:对称美   对称性   数学
        哪里有数学,哪里就有美。当我们步入数学这个充满生机的大千世界时,数学以其严谨的逻辑与协调的结构,对称、和谐的形式,丰富、深刻的内容、优美、奇特的方法等等,处处无不给人以美的享受,给人一种丰富的美感。而对称美就是数学美的一个方面。
        高中阶段我们接触到的对称主要包括点对称和轴对称两种。无论是数学本身,还是在现实生活中都可以找到许多对称的美。如正多边形、立方体、椭圆、抛物线、三叶线等这些几何图形都具有对称的美感。现实生活中有如故宫、蝴蝶、人体的轴对称等等。
        在各级各类考试中,也经常出现可以用“对称性”来求解的问题,本文通过收集、列举一部分比较典型的例子,介绍“对称性”在数学解题中的一些妙用,并以此为契机让学生感悟数学中独特的对称的美。
        一、利用“对称性”解方程组
        例:已知,解方程组

        分析:本题若用常规的方法求解,分别对两个方程式平方去根号,然后整理,再平方计算,最后解出答案,此方法极为繁杂,需要较强的运算能力。
        由观察,我们可发现上述方程组具有“对称性”,即 与 位置对称,可相互替换,故猜想。
        解:由第一个方程得


        解题时,仔细观察方程组,在某些情况下,可发现这些方程组具有“对称性”,巧用对称性的原则求解, 往往可达到事半功倍的效果。
        二、构造对偶式解答三角问题
        在三角函数问题中,有些三角函数式隐含着对称的结构和意义,在解答此类问题的时候,若能挖掘其潜在的“对称性”,利用“对称性”原理构造对偶式来解题,可大大简化求解过程。


        三、数列中的“对称美”
        在等差数列的前n项和公式的推导过程中,就体现了数学的“对称美”。已知:等差数列的首项为,公差为 d,求其前n项和sn


        此法为倒顺求和法,体现了等差数列前n项和应用的一般解题思路,也是让学生对数学中对称美的一次感悟。
        四、巧用二项式系数的“对称性”解题
        二项式系数的一个突出性质就是具有“对称性”,运用此性质并注意式子的结构特点来解题,不失为一种既简便又巧妙的方法。

        五、利用中心对称,求曲线方程
        中心对称问题和轴对称问题在解析几何中经常会碰到,在解题过程中,如果能注意发现和利用对称性的原则,往往可以取得很好的效果。
        例:在椭圆中,求以点P(2,1)为中心的弦所在的直线方程。
        用常规方法求解是先设过点P的直线的点斜式方程,再将此方程与椭圆方程联立,消去一个未知数,然后利用中点坐标公式结合韦达定理,求出斜率,进而求出直线方程,此法的计算量较大。
        妙解:利用中心对称性构造曲线方程。


       将以上两方程相减,整理后可得所求的直线方程为:
        除了上述所列之外,数学中包含“对称美”的地方还有很多,而且除了“对称美”,数学中还有许许多多其他“美”的元素,这些都需要我们去探索、去思考、去体会。感悟数学,感悟它的“美”。
参考文献:
1.何先俊、李庆普.利用对称性求解根之和.[J] 中学数学教学.2004.02
2.可喜奎.高考题中对称问题的解法.[J] 中学生数学.2001.09
3.周文国.数字中的数学美.[J] 高中数学教与学.2006.01

投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: